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1、2019/5/23,电能质量控制装置 SVG+APF 项目汇报 长城电工研究院 天水电气传动研究所有限责任公司,2019/5/23,天水电气传动研究所有限责任公司 项目分类,TEDRI,项目一： 低压有源电力滤波APF/SVG(690V) 项目二： 中压有源电力滤波器SVG+APF,2019/5/23,报告提纲,TEDRI,一、项目简介,二、项目意义,三、项目可行性,四、技术方案及指标,五、国内外技术水平,六、市场分析及趋势预测,七、对项目开展的几点建议,电力电子技术带来方便、高效的巨大利益的同时，它的非线性、冲击性和不平衡用电特性，对公用电网注入大量的谐波和无功功率, 电能质量有明显恶化的趋
2、势。另一方面，随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用，人们对公用电网的供电质量要求越来越高，对电网中的谐波含量及用电设备的功率因数提出了更严格的要求。 传统的谐波抑制和无功补偿方法是用电力电容器等无源器件构成无源滤波技术，存在如下缺点：（1）只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大；（2）只能补偿固定的无功功率，对变化的无功负载不能进行精确补偿；（3）其滤波特性受系统参数影响较大，并且其滤波特性有时很难与调压要求相协调。,一、项目简介,2019/5/23,一、项目简介,2019/5/23,针对无源滤波技术的上述缺点，上世纪80年代，基于三相电路瞬时无功功率理论
3、和电力电子器件及PWM控制技术的有源电力滤波器（active power filter，简称APF）得到快速发展，90年代以后APF技术的发展逐步走向成熟，在国外已得到广泛应用。与无源滤波器相比，APF具有高度可控制和快速响应特性，并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放大危险，相对体积重量较小等突出优点，因而已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。 在国际上，各个国际组织如电气及电子工程师协会、国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议（CIGRE），纷纷推出了各自建议的与谐波有关的标准。在这些标准中，被广泛接受的有IEEE 519标准和IEC555-2
4、标准。在我国，原水利电力部于1984年根据国家经济委员会批转的全国供用电规则的规定制定并发布了SD126-84电力系统谐波管理暂行规定。国家技术监督局于1993年颁布了谐波国家标准GB/T14549-93电能质量 公用电网谐波，该标准已于1994年在我国开始实施。,一、项目简介,2019/5/23,APF控制技术： APF是基于一种电流检测和电流注入技术的大功率电力电子装置。工作原理为：通过实时检测负载电流波形，滤除波形中的基波成分，将剩余部分的波形反向，通过控制IGBT的触发，将反向电流注入供电系统中，实现滤除（抵消）谐波、动态补偿系统无功和电压波动、抑制谐波、提高功率因数等功能，从而达到供
5、电系统安全性、节能降耗的目的。,一、项目简介,2019/5/23,SVG控制技术 ：SVG是经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿，典型的谐波电流补偿为215次。,一、项目简介,2019/5/23,智能电网给电能质量产业带来机遇和挑战 国家节能减排的政策 加快我公司的产业结构调整 符合长城电工产品发展方向,切换,二、项目意义,2019/5/23,二、项目意义,2019/5/23,二、项目意义,2019/5/2
6、3,3 电能质量控制产品向高级配电运行产品的升级换代及市场预测 3.1 目前，我国电能质量产业总销售额为50亿元人民币左右/年。智能电网的建设将给电能质量产业带来150亿元人民币/年的新增销售份额，巨大的市场份额需求给我国电能质量研究和产业的发展带来了巨大机遇。（首届全国电能质量学术会议李令冬） 3.2我国在2020年以前，可再生能源（主要是风能和太阳能）发电的装机容量将达1亿kW以上，对电能质量控制产品的需求预测如下：谐波滤波器、无功补偿器和电压补偿器等电能质量控制装置容量为0.2亿KVA，以平均400元人民币/KVA计算，电能质量控制装置的市场需求为80亿元人民币。,返回,二、项目意义,2
7、019/5/23,1、 开展节能管理试点工程 2、制定钢铁、建材、电子信息、军工和中小企业节能减排指导计划 3、加快电气化铁路建设 4、启动机场节电工程 5、修订重点用能单位节能管理办法 6、主要耗能行业重点耗能设备的普查,返回,二、项目意义,2019/5/23,2019/5/23,三、项目可行性,交流柔性输变电系统 FACTS,动态无功补偿 SVG,有源电力滤波 APF,2019/5/23,三、项目可行性,已在电能的生产、输电和分配的 各个环节得到应用，是电力系统 发展的一个里程碑,基于电力电子产品带来机会 电能的生产、传输和使用的质量 得到了有力的提高,2019/5/23,三、项目可行性,
8、2019/5/23,三、项目可行性,统一的控制理论：三相瞬时无功功率理论 一、补偿电流的检测方法 1）基波电流减去法 2）频率分析法 3）瞬时空间矢量法 二、低压补偿电流的控制方法 1)三角波调制 2)空间矢量控制 3)直接电流跟踪控制,2019/5/23,三、项目可行性,统一的控制理论：三相瞬时无功功率理论 三、中压补偿电流的控制方法 1) 阶梯波脉宽调制 2)基于载波组的PWM技术 3)多电平电压空间矢量调制 4)错时采样空间矢量调制 5)载波相移正弦波脉宽调制(CPS-SPWM),2019/5/23,三、项目可行性,我们研究的方向： 一、低压有源电力滤波器：基于DSP数字控制技术的，瞬间
9、空间矢量检测实时检测负载电流，直接电流跟踪控制技术实现PWM整流。 二、中压有源电力滤波器：基于DSP数字控制技术的，瞬间空间矢量检测实时检测负载电流，载波相移正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术，基于H桥级联的多重化技术，实现中压有源电力滤波。 三、 均采用并联模式，适应于任何电网，集中、分散、就地补偿均可以，不受电网阻抗的影响，也可实现多机并联运行。,三、项目可行性,2019/5/23,1.这个项目依托自动化装置分院具体实施，分院现有研发部、工程技术部、自动化工程公司，高级工程师38人，工程师82人。分别从事石油钻机、矿井提升机、特种电源、电站自动化等多种领域的设计和调试工作，公司产品涉
10、及到电气传动自动化的多种领域。 2.在“十一五”期间投资6000万元建立的现代化数字工厂，具备先进的企业信息化资源管理系统，完全具备承担着电气传动自动化产品的设计、制造、试验任务。,3. 自动化装置分院近四十年来在电气传动及自动化领域取得800多项科技成果，部级以上成果近百项。其中“ZJ60DS沙漠钻机电传动系统”荣获97年国家科技进步一等奖、“八五”科技攻关成果奖，近十年来或国家科技进步二等奖1次，省科技进步一等奖4次，省科技进步二等奖3次。,三、项目可行性,2019/5/23,4. 特别是近十年来在基于IGBT开关器件的应用有了丰富的工程经验，并成立了数字研发团队，已有多项产品应用于兰州近
11、代物理研究所、北京高能所、合肥国家同步实验室等高精度电源领域。,三、项目可行性,2019/5/23,多年来公司注重与国内著名高校的合作，实施了高压变频器、直流有源滤波器、太阳能光伏发电逆变器等研发项目，这些项目的实施不仅使我们与高校保持了一种紧密的合作关系，也调整人才知识结构和提高了人才知识水平。,项目合作方西安交通大学为我国著名高校。我公司业务主要与自动化教研室合作，该教研室现有博士学位指导教师5人，硕士学位指导教师9人，其中有教授5人，副教授（高工）9人，另有讲师及以下人员7人，年青教师全部具有博士学位，具有博士学位教师占教研室教师比例的85%。每年招收博士研究生10余人，硕士研究生46-
12、50人。是我国电力电子技术和控制理论与控制工程方面高级人才培养的重要基地，在电能质量控制理论与技术的深入研究方面硕果累累。,三、项目可行性,2019/5/23,APF是基于一种电流检测和电流注入技术的大功率电力电子装置。 SVG是经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。,四、技术方案及指标,低压技术方案,主控板原理,2019/5/23,技术参数及指标,四、技术方案及指标,2019/5/23,中压技术方案,四、技术方案及指标,2019/5/23,技术参数及指标,四、技术方案及指标,2019/5/23,
13、在国外，至1990年，有源电力滤波在制造技术和控制技术上已走向成熟，并已完全实现了产业化服务。一些国家如日本和美国，由于有源滤波器技术含量较高，在国内真正掌握且可投入复杂的工业环境运行的电力有源滤波器产品还处于起步状态。目前国内参与这一领域竞争的厂商大多还是以进口产品为主，能真正批量生产电力有源滤波器的企业很少，大部分是贴牌和代理为主，并没有自己真正的技术能力。而国内掌握此技术者均在几所高校，但离产品化还有一些距离，如西安交通大学、清华大学、哈尔滨工业大学、等。到目前为止，国外产品技术和制造工艺相当完善，不足之处在于价格非常高，配件也比较昂贵，服务费用高，服务体系尚未完善。国外电力有源滤波器的
14、主要生产厂商有：ABB、诺基亚、施耐德、东芝等品牌；国内主要生产厂商有：思源清能、哈尔滨威瀚、西安赛博、山大华天等，这些公司全是以高校为背景的新近成立的公司，由于市场原因发展都很迅速。,五、国内外技术水平,2019/5/23,从目前国内外生产厂商的产品来看，单机容量低压380V/690V，电流最大350A。我们可以利用低压大容量变频器的设计生产平台，做350KVA1200KVA容量系列产品。这个系列目前在国际上的技术水平属于先进行列，可以与东芝、ABB等公司产品并起。 中压市场来看，目前国外产品单机容量做到200MVA，国内也有应用，容量为20MVA。我们可以借鉴原中压变频器的设计平台，结合西
15、安交通大学最新的控制技术，开发6KV 35KV/1.2MVA 100MVA的具有国家领先水平的新一代基于串联结构的SVG+APF有源电力补偿装置。,五、国内外技术水平,2019/5/23,五、国内外技术水平,ABB技术参数及指标,2019/5/23,五、国内外技术水平,中压有源电力滤波使用情况,2019/5/23,六、市场分析及趋势预测,低压有源电力滤波应用领域,2019/5/23,六、市场分析及趋势预测,中压有源电力滤波应用领域,2019/5/23,一、根据ICTresearch统计，未来4-5年，中国电能质量治理市场的外部环境将进一步向有利的方向发展。每年有50亿的市场容量，预计到2012
16、年，中国电能质量治理市场销售额达到56.3亿元。 二、建设中国特色坚强智能电网计划，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务，电能质量产业带来150亿元人民币/年的市场份额。 三、其中柔性输变电技术是新能源、清洁能源的大规模接入电网系统的关键技术之一， 我国新能源的投入加大，为电能质量产业带来机遇。,六、市场分析及趋势预测,2019/5/23,六、市场分析及趋势预测,2019/5/23,六、市场分析及趋势预测,万千瓦,七省区2020年风电建设规划,2019/5/23,项目投资总额： 600万元/项目 年增销售收入4000万元 资金筹措方案： 自筹资金 300万 贷款 300万 项目
17、投资计划进度 2009年10月 230万 2010年6月 270万 2010年12月 50万 2011年2月 50万 资金使用范围和资金使用明细表,六、市场分析及趋势预测,2019/5/23,项目实施后年增加利润680万元，创税323万元 技术储备：核心技术3项，基于数字化的有源滤波器控制板设计制造技术；基于数字化载波相移正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术、基于H桥多重化技术。 系列新产品、新装置：350KVA1200KVA有源电力滤波器或有源动态无功补偿装置，达到国际先进水平； 1.2MVA100MVA有源电力滤波器或有源动态无功补偿装置，达到国际领先水平。 人才储备：为公司培养硕士研究
18、生2名，电能质量领域领军人物1名，高级工程师2名，工程师5名 。 知识产权：2项发明专利或2项新型实用专利，发表论文2篇。,六、市场分析及趋势预测,2019/5/23,通过引进、合作及自身的技术储备，吸纳先进的技术，建立有自主知识产权的数字化的技术平台。 以研制开发低损耗、低价格及大容量的SVG为市场切入点。 此项目涉及高压产品，我公司相对应用经验较少，在高压技术标准方面加强与长开公司的交流与合作，同时长开公司在高压领域有着丰富的市场经验。希望能借助长开公司的市场优势及目前市场的实际需求，开发具有针对性的产品以便能尽快进入市场。,七、对项目开展的几点建议,2019/5/23,2019/5/23,敬请各位领导、专家提出宝贵意见！ 祝大家： 身体健康！ 万事如意！ THE END,TEDRI,