1、柔性電力技術應用示例韓民曉韓民曉華北電力大學華北電力大學柔性電力技術研究所柔性電力技術研究所2011.3.25新能源發電技術p太陽能光伏發電技術p風力發電技術p微燃氣輪機發電技術p燃料電池技術p儲能技術電能變換與控制電能變換與控制技術技術太陽能光伏發電技術風力發電技術MGT發電技術發電機組型號最大功率（kW）額定電壓（v）額定頻率（Hz）電功率輸出形式啟動時間（秒）啟動成功率（%）使用環境溫度（）機組外廓尺寸（mm)機組重量（kg)可變速抽水蓄能技術發電效率的提高發電效率的提高可再生能源電源發展與可變速抽水蓄能可再生能源電源發展與可變速抽水蓄能AFC的需要的需要泵類負載輸入功率與回轉速度的關系

2、泵類負載輸入功率與回轉速度的關系調節方式定子頻率調節方式調節范圍大，容量大，造價高轉子勵磁調節方式調節范圍有限，但容量小，造價低nn2=n1=同步轉速 周波變換器方式ACDCAC 方式可變速機組功率的調節 大河內可變速抽水蓄能電站直流輸電技術（國際1）1954年瑞典哥特蘭島建立第一個HVDC系統；1984年巴西建立了電壓等級最高的600kV HVDC系統；1998年阿根廷與巴西利用直流實現兩國電網的互聯；1954年至今全世界共有90余個已建、在建、或已退役的直流輸電工程，總容量約為82163MW；目前世界上雙極容量最大的是伊泰普（ITAIPU）工程，雙極的容量為3150MW。直流輸電技術（國際

3、2） 輕型直流輸電工業性試驗工程（長10km、電壓為10kV、輸送容量為3MW）于1997年在瑞典投入運行； 2003年9月投運的美國康涅狄格到長島的CROSS SOUND CABLE工程，額定容量為330MW，輸送距離40km； 輕型直流輸電系統世界上已經在瑞典、澳大利亞、丹麥、美國等國家正式投入運行或在建。直流輸電技術（國內）1978年在上海投運了第一條31kV、150A、長度9km的直流輸電試驗線路；1987年完成寧波至舟山的直流試驗工程；1990年，葛上500kV直流工程投運，標志著我國高壓直流輸電工程進入世界先進行列；1997年建設天廣直流，又重新引進了部分技術,直流輸電技術得以銜接

4、；1998年開始建設三峽送出直流工程；我國已成為世界上擁有直流輸電系統最多的國家，目前已經投運和正在建設的直流工程有8項；三常、三廣、三右、貴廣工程雙極容量均為3000MW，容量位居世界第二位。正在建設中的800kV特高壓直流。 到2020年直流工程建設目標：27各直流工程HVDC的構成換流母線交流系統 I無功補償設備交 流濾波器直流線路Vd I 換流站I平波電抗器直流濾波器橋I換流母線換流變壓器斷路器橋II圖1.1 HVDC原理圖換流站II 交流系統 I I無功補償設備交 流濾波器換流變壓器Vd II 斷路器800kV特高壓直流調試現場（1）800kV特高壓直流調試現場（2）800kV特高壓

5、直流調試現場（1）短片短片三滬直流輸電工程三滬直流輸電工程可控串補（TCSC）及其應用串聯補償p串聯補償與并聯補償：n串聯補償的補償能力自動調節功能；n同樣補償能力時的成本p可控串聯補償與固定串聯補償：n快速、連續地控制輸電線路的補償度；n最優潮流控制與功率換流的防止；n抑制次同步振蕩；n串聯電容器的保護；n短路電流的限制TCSC的結構可控電抗實現的基本原理可控電抗器支路電壓電流波形繪制00 90180212sin2LLXTCSC的運行模式p晶閘管旁通模式：n晶閘管全導通，用于某些控制與保護p晶閘管閉鎖模式：n晶閘管觸發脈沖被封鎖，固定串補p晶閘管可控模式n基本運行方式FACTS（國際1）pS

6、VC裝置最大補償容量已達1000MVar以上，應用的最高系統電壓為765kV；p已有7個可控串補工程投入運行，其中3個在美國，1個在瑞典，2個在巴西；p計劃采用可控串補的國家還有印度和澳大利亞等。目前串補技術應用的最高系統電壓為765kV。 FACTS（國際2）pSTATCOM上世紀80 年代由日本和美國首先研制出來，之后世界各國都相當重視、競相研制，并完成了10多項的示范工程或實際工業工程；p最近五年，隨著STATCOM 研制技術的深入、新型大功率電子電子器件如IGCT等的出現，STATCOM在輸電系統應用數量明顯增加；pUPFC于1998年在AEP的Inez變電站投運；pSSSC于2002

7、年在NYPA的Marcy變電站投入運行。 FACTS（國內）p從80年代起，相繼從國外引進了6套SVC裝置 ；p2000年11月，我國第一套500kV串補在徐州三堡變電所東三雙回線投入運行；p可控串補國產化工程：甘肅電網220kV碧成線 ；p上海電網黃渡分區50Mvar STATCOM示范工程 TCSC 安裝現場定制電力（Custom Power）p依據不同用戶需求，提供不同質量、不同形式、不同電源、不同電費的定制電力技術。 pPPP: 優質電力工業園區；pPPP中的電力電子設備：nDVR/SSTS/UPS/APF/D-SVG/D-SVC柔性電力技術的發展方向p與電力電子器件發展相關的內容與電

8、力電子器件發展相關的內容n大電流大電流/高耐壓高耐壓/低損耗低損耗/高頻化高頻化p與電力電子變換器發展相關的內容與電力電子變換器發展相關的內容n功能更強功能更強/靈活靈活/廉價廉價/p與電力電子系統發展相關的內容與電力電子系統發展相關的內容n多功能多功能/高可靠性高可靠性/智能化智能化/網絡化網絡化掌握電力電子技術與未來發展（1）運行企業發電輸電配電傳統發電企業新能源發電企業高壓直流輸電電力調度與運行單位供電部門用電用電部門掌握電力電子技術與未來發展（2）設備制造發電輸電配電電氣設備開發新能源發電設備高壓直流輸電FACTS設備電能質量控制設備用電工業、交通、商業電源、變頻器掌握電力電子技術與未

9、來發展（3）科學研究與深造科學研究與深造國內大學國內大學國外大學國外大學國內研究機構國內研究機構著名工科院校著名工科院校均設該專業均設該專業側重點不同側重點不同美國美國/日本日本/德國德國/加拿大加拿大/英國英國中國電科院中國電科院中國科學院電工所中國科學院電工所省電科院省電科院柔性電力技術研究所介紹現代社會對電力系統安全穩定與電能質量的要求日益提高?，F代社會對電力系統安全穩定與電能質量的要求日益提高。而電力體制改革的推進、資源開發形態的制約、負荷特性而電力體制改革的推進、資源開發形態的制約、負荷特性的轉變對電力系統的安全穩定與電能質量的提高構成新的的轉變對電力系統的安全穩定與電能質量的提高構

10、成新的挑戰。電力系統越來越需要能夠對其數量和質量可以靈活挑戰。電力系統越來越需要能夠對其數量和質量可以靈活控制的柔性電力技術。華北電力大學在原電力電子技術、控制的柔性電力技術。華北電力大學在原電力電子技術、城市供用電技術、智能保護與控制研究室的基礎上，于城市供用電技術、智能保護與控制研究室的基礎上，于2001年整合組建了柔性電力技術研究所。該所的宗旨是年整合組建了柔性電力技術研究所。該所的宗旨是積極推進柔性電力技術在現代電力系統中的應用，為現代積極推進柔性電力技術在現代電力系統中的應用，為現代社會高穩定性、高質量、高靈活性、高效率的電力供應與社會高穩定性、高質量、高靈活性、高效率的電力供應與應

11、用提供新的解決方案。應用提供新的解決方案。研究團隊 研究所共有教師研究所共有教師12人，其中博士生導師人，其中博士生導師1人，人，教授教授1人，副教授人，副教授4人。博士研究生人。博士研究生4人，碩士研究人，碩士研究生生80人。教師組成中，包括曾作為高級訪問學者出人。教師組成中，包括曾作為高級訪問學者出國研究歸來的知名教授、博士后留學回國長期從事國研究歸來的知名教授、博士后留學回國長期從事柔性電力技術研究的中青年學者，有完成多項科研柔性電力技術研究的中青年學者，有完成多項科研課題的年富力強的副教授和講師。課題的年富力強的副教授和講師。 研究所由韓民曉教授任所長，譚偉璞副教授任研究所由韓民曉教授

12、任所長，譚偉璞副教授任科研副所長，文俊副教授任教學副所長。科研副所長，文俊副教授任教學副所長。研究領域p可再生能源發電與并網技術可再生能源發電與并網技術p高壓直流輸電與高壓直流輸電與FACTS技術技術p電能質量分析與控制技術電能質量分析與控制技術p電力負荷建模與控制技術電力負荷建模與控制技術研究條件（1）p多功能電力擾動發生裝置與組態方式電力負荷；p通用電力電子變換器與控制器平臺；pRTDS實時動態仿真系統p高性能信號發生、示波與測量裝置；研究條件（2）p擁有電力系統潮流與穩定分析程序PSASP、BPA、PSS/E；p擁有電磁暫態仿真程序PSPICE、MATLAB、PSCAD/EMTDC等仿真

13、軟件；p擁有電能質量分析軟件ETAP、CYME、EDSA等仿真軟件；主要成果p研究所已先后承擔二十多項科研課題的研究與開發工研究所已先后承擔二十多項科研課題的研究與開發工作，其中包括國家電力公司重大科研項目，國家自然作，其中包括國家電力公司重大科研項目，國家自然科學基金項目，教育部博士點科研基金項目，教育部科學基金項目，教育部博士點科研基金項目，教育部留學歸國人員啟動基金項目，教育部優秀青年教師基留學歸國人員啟動基金項目，教育部優秀青年教師基金項目。累計科研經費近兩千萬元。金項目。累計科研經費近兩千萬元。p曾獲得國家電力公司科技進步獎曾獲得國家電力公司科技進步獎2項，省部級獎項，省部級獎2項，項，大學科技獎大學科技獎2項。項。p研究所已出版電力電子與電能質量專著研究所已出版電力電子與電能質量專著6部，電力電部，電力電子及電能質量的校內教材子及電能質量的校內教材4部。在國內外