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無功補償新需求顯現
發布時間:2013-6-7  瀏覽次數:461

“據大致統計,2006、2007、2008三年我國高壓大容量無功補償產品市場分別達到1.07 億元、2.35 億元、4.88 億元;2009年達到20億元;2010年達到30億元以上;2011年40億元,其中靜止無功補償器(SVG,也稱STATCOM)10億元以上;2012年40億元。現在這一市場仍處于增長態勢。”清華大學柔性輸配電系統研究所教授姜齊榮表示。

而據平安證券推測,今后幾年我國無功補償市場容量可能達到70億~140億元,電網領域的應用將逐漸占據較大比例。

隨著電力監管部門對用戶功率因數要求的提高和企業對電能質量重要性認識的提升,無功補償的需求被持續推動。自2004年市場爆發以來,我國無功補償設備市場一直處于快速上升狀態。

需求推高市場

在電能質量治理領域,無功補償一直是個熱點話題。我國工業負荷電能質量問題嚴重,動態補償要求迫切。且由于工業用戶市場比較開放,所以很多無功補償生產企業一進入這一領域就首先選擇了這一市場,可以說,該市場是推動我國無功補償發展的原動力。

據悉,典型的工業用戶市場包括鋼鐵企業、煤炭企業、電氣化鐵路、石油化工等。

由于存在大量大型沖擊性、非線性負荷,鋼鐵企業面臨著功率因數低、電壓波動與閃變、三相不平衡、諧波干擾等電能質量難題。鋼鐵工業能耗約占全國能耗的 15%,其中電能消耗占約24%,因此鋼鐵耗電占全國總能耗的3.6%,其中大部分為沖擊性負荷,據不完全統計該行業擁有大中型電弧爐1700座以上,引起大量電壓波動與閃變,對電網的影響較大。

煤炭企業與鋼鐵企業、石油化工企業類似,也存在著沖擊性負荷多、容量大的問題。煤炭企業應用的礦井提升機就是典型的沖擊性負荷,單機功率從數百千瓦到6000 kW,在礦井總供電負荷中占的比重較大。該機器工況變化非常大,無功變化也比較劇烈,亟需動態補償。

電氣化鐵路的建設加快也帶來不少電能質量問題。現在我國客運電氣化鐵路向高速發展,純客運專線速度將達350 km/h;貨運線路向著重載發展,將開行2萬t重載列車。由此帶來的是我國電氣化鐵路供電系統負荷越來越大,重載貨運專線牽引變容量越來越大,高速列車供電臂容量可達120 MVA以上,再生制動回饋功率達40 MW以上。這使得負序電流引起的電壓不平衡和電壓波動將成為今后我國電氣化鐵路面臨的首要電能質量問題。

同時,由于近期交流電力機車和直流電力機車將共存,因此諧波和功率因數問題仍將存在。而動態無功補償可以有效解決其存在的電壓不平衡、無功、諧波問題,該市場對相關產品有著比較大的需求。

除工業類客戶外,無功補償在電力、電網領域也有應用,尤其是風電、光伏等新能源發電領域。在風電市場,已經形成了TCR型SVC、MCR型SVC與SVG并存的狀態。

“大概從2012年開始,光伏市場逐漸‘火’起來。這主要因為風電項目前幾年已經做得差不多了,2013年新上的項目又比較少。”國內某無功補償領先企業銷售人員告訴記者,與風電相比,光伏市場所需要的無功補償產品容量較小,業主對時間要求比較高,工程比較簡單。

“電網重負荷中心以及高壓、特高壓輸電也需要無功補償。”姜齊榮補充說,“如,電網重負荷中心有大量空調和電機,為了解決暫態電壓穩定問題,在電網出現擾動時對動態無功補償需求迫切。”

新需求顯現

隨著市場需求變化和技術進步,我國無功補償行業的技術發展也在不斷變化中,從調相機、固定補償電容器到SVC、SVG。目前,SVG裝置成熟度提高,開始在礦井下等惡劣環境應用,基于SVG的綜合補償裝置也發展迅速,現在很多廠家把力量投入到對SVG市場的開拓中。據悉,2013年南方電網公司還將至少安裝 3套200 MVA SVG。

現在,無功補償技術正在面臨新的挑戰。

據姜齊榮介紹,用戶對無功補償技術提出了6點新要求。第一是設備響應速度快,有效抑制電壓波動與閃變。其中風電場對無功補償裝置的要求是達到30 ms以下,有些特殊場合要求速度更快。第二是適應能力強,即在各種場合與各種負荷配合下不發生諧波放大。第三是占地面積小,因為很多應用場合場地已固定,征地困難。第四是電壓偏低與偏高時均具備較強的無功補償能力。第五是能同時治理諧波與不平衡等多種電能質量問題,其中不平衡的處理會造成產品造價的提升。第六,運行節能,SVC產品受到詬病即因為其不節能。需求引導研發,經此梳理,高壓大容量無功補償技術的發展趨勢躍然紙上。

除此之外,由于大電網建設如火如荼,也在要求無功補償產品電壓等級和容量的提高。

“原來的無功補償裝置主要是10 kV產品,現在已經發展到35 kV直掛產品,將來會進一步提高到66 kV。因為500 kV變電站建設逐漸增多,其能應用的直掛無功補償裝置只能是66 kV。” 姜齊榮說,“電網用戶肯定希望無功補償裝置的電壓等級越高越好,如果能達到110 kV就更好了。”

高壓大容量無功補償技術現狀

TCR型 SVC

技術比較成熟,但由于TCR會產生諧波,必須跟電容器、濾波器一起應用,不能單獨運行,所以損耗大。市場比較成熟,在工業應用中是最多的,但逐漸在被SVG所替代。

MCR型SVC 
ext-indent:2em;"> 即磁閥控制電抗器。MCR是一種通過改變鐵心的磁通密度從而使得感抗值可以實現連續調節的電抗器。近年來,通過行業研究,該技術有所突破,使其成為所有可實現連續調節的電抗器里可靠性最高、諧波最小、損耗最小、噪聲最小的產品。

 

SVG

近幾年發展速度非常快。關鍵技術包括主電路技術和控制技術。前者向著高壓大容量、減少諧波、減少損耗發展,鏈式結構是主流;后者向著快速性、系統沖擊時不過流發展

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