电气工程新技术报告1.docx

电气工程新技术课程报告 我国坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础， 以信息通信平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化为特征，包含电力系统各个环节，覆 盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。从可再 生能源发电的大规模接人到高压直流输电 ,从改善电能质量的用户电力技术到储能技术的应 用，到处都离不开大功率电力电子技术。 本文将从发电环节的可再生能源接入、 输电环节的 高压直流输电、 配电环节的用户电力技术和储能技术等四个层面综述大功率电力电子技术在 智能电网中的应用，使我们对智能电网有一个更全面、更深人的了解。 发电环节 智能电网中的大规模风力发电、太阳能发电以及发电厂风机水泵的变频调速都离不开 电力电子技术。 现在风电市场上的主流机型是基于双馈感应发电机的变速风电机组和基于永磁同步发 电机的变速风电机组。 双馈风电机组的定子直接接人电网， 转子通过部分功率变频器接人电 网，根据风力机转速的变化， 在转子中通以变频交流的励磁电流， 实现发电机组的有功和无 功的解耦控制， 使风电机组具有变速运行的特性， 提高风电机组的风能转换效率。 基于永磁 同步发电机的变速风电机组通过全功率变频器接人电网， 由于变频器的解藕控制， 使变速同 步风电机组与电网完全解藕，其特性完全取决于变频器的控制系统和控制策略。 太阳能发电又称光伏发电，一般由光伏阵列、控制器、逆变器、蓄电池组等部分组成。 光伏阵列所发的电力为直流电， 除特殊用电负荷外， 均需通过逆变器将直流电变换为交流电。 并网光伏发电系统主要以电流源形式并网， 其输出电流的相位跟踪电网电压相位变化， 同时 调整输出电流幅值大小， 使光伏发电系统注人电网的功率最大。 为了弥补光伏发电功率的波 动，还需要通过控制器实现蓄电池组的双向充放电控制，以保证向负荷实现平稳供电。 发电厂的厂用电中风机水泵耗电量约占辅机设备总耗电量的 65%，且运行效率低。 在发电厂 的节能降耗中，主要是采用低压或高压变频器，实现风机水泵的变频调速，可以达到节能 30%的效果。 输电环节 直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底 电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。 1970 年世界上第一项晶 闸管换流阀试验工程在瑞典建成， 取代了原有的汞弧阀换流器， 标志着电力电子技术正式应 用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。 基干电压源换流器的柔性直流输电 近年来，直流输电技术又有新的发展， 基于电压源换流器 (Voltage Sourced Converter, VSC) 的柔性直流输电 VSC-HVDC是一种以VSC和脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation , PWM)技 术为基础的新型直流输电技术，采用 IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调 制技术进行无源逆变， 解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题， 同时大幅度简 化设备，降低造价， 可用于孤岛供电、城市配电网增容改造、 交流系统间互联和大规模风力 发电厂并网等。 配电环节 用户电力技术是将大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对电力可 靠性和电能质量要求为依据，为用户提供其特定要求的电力供应技术。用户电力技术又称 DFACTS是FACTS技术在配电网中的延伸。他们可以根据用户的需求，实现平抑系统谐波、 消除电压闪变和不对称、补偿功率因数和负荷波动等功能。 在智能配电网的电力电子装置中，值得一提的是智能万用变压器 （IUT）。不同于传统的 线圈式变压器，它是基于电力电子技术（由多级逆变器组成）的变压器。作为美国EPRI ADA项 目中的一个基础性的装置，IUT已接近市场化。见于报道的 IUT的额定功率为20kVA输人相 电压为，输出的额定电压为 120V/240V。除了传统变压器的功能外，IUT可向用户提供可选 择的服务项目，如直流或400Hz的电力，由单相到三相的转换、 调压、谐波过滤、下陷校正； 它还可以改善系统运行效益，如设计标准化 （减少了备件的库存量 ），消除了危险的液体介质 （油），减小了重量和尺寸，内置传感器具有远方通讯能力，可辅助配网远程监控，也可作为 可控开关遮断潮流。 储能技术 随着各种可再生能源发电的大规模接人电网，风电和光伏发电功率的随机性和波动性 对电网调度和安全稳定运行提出了严峻的挑战。为了吸纳更多风电和光伏发电波动的功率， 迫切需要电网具有较强的调节能力，大容量集中式储能技术和 V2G 分布式储能技术就应运 而生。 除抽水储能和压缩空气储能 （CSES外，电池储能（铅酸电池、铿电池、NaS电池和钒液流 电池等）、飞轮储能、超导储能（SMES和