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电力电子化的发展与电能质量新问题

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电力电子化的发展与电能质量新问题

 
 
 
 

随着新能源、柔性多端直流输电网和多类型非线性负荷的发展,电力系统呈现多源多变换、敏感强非线性的特征,从源-网-荷三个层面日趋电力电子化。用户用电需求的多样性、变换器种类的增多和性能的提升,决定了未来电力系统将会是电力电子化的电力系统。

 

对于中国,目前在新能源、电动汽车都有着迅猛的发展,并在特高压直流输电、柔性直流输电和集成化电力电子装置上有国际先进甚至是国际领先的示范工程。下面介绍一下中国在相关方面发展的一些数据,直观感受一下电力系统的电力电子化发展。


据行业统计,2017年,新增并网风电装机1503万千瓦,累计并网装机容量达到1.64亿千瓦,占全部发电装机容量的9.2%。风电年发电量3057亿千瓦时,占全部发电量的4.8%,比重比2016年提高0.7个百分点。2017年,全国风电平均利用小时数1948小时,同比增加203小时。2017年,光伏新增装机5306万kW,首次超过火电,成为第一大新增电力装机,其中光伏电站3362万kW,占比63.4%,分布式光伏1944万kW,占比36.6%,2018年分布式光伏的装机量可能首次超过地面电站;2017年底,光伏累计装机13025万kW,占电力总装机的7.3%,光伏累计发电量为1182亿kWh,占总发电量的1.8%。


截至2017年11月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩204729个,其中交流充电桩81734个、直流充电桩56936个、交直流一体充电桩66059个,2017年11月较2017年10月新增公共类充电桩10135个。从2016年12月到2017年11月,月均新增公共类充电设施约7411个,2017年11月同比增长76.8%。2017年,我国新能源汽车销量近80万辆,带动锂电池产业保持高速增长,2017年中国动力电池产量44.5GWh,同比增长44%,动力电池出货量39.12GWh,全球占比达50.3%。近3年来,中国的新能源汽车产量出现了成倍的爆发式增长,预计到2020年新能源汽车产量将超200万辆。


 

柔性直流输电:采用基于电压源换流器的新一代直流输电技术,独立地控制其输出电压的相位和幅值,快速、灵活地调节其输出的有功和无功功率。

 

在UPFC、柔性变电站和优质电力园区方面中国也取得了突破性的进展,并且实现了技术的领先。UPFC提升了南京西环网供电能力30%,约60万千瓦,年增供电量约25亿千瓦时,可替代一条投资10亿元以上的220千伏线路,实现节约土地360亩。使苏州电网消纳清洁能源的能力提升约120万千瓦。优质电力园区,基于定制电力技术、以客户需求为导向

 

电力系统的电力电子化改变了电力系统的源-网-荷特性,从而引起了电能质量问题的特性变化,带来了电能质量新问题。目前热点研究和受到关注的电能质量新问题,主要有六点,在此做了一个总结,和大家探讨。

 
 

扰动频率的转移带来了两个焦点问题:次同步间谐波和超高次谐波问题。次同步间谐波和超高次谐波在特性、起源、发生和传播规律上均和经典谐波具有显著差异。其中次同步间谐波由于次同步振荡问题而受到了广泛关注,并产生了较为深入的研究。而超高次谐波问题则是新兴研究课题。

 

次同步间谐波目前已在工程实践中造成了严重危害。


下面介绍一下我们团队在次同步间谐波和谐振方面的研究成果。在这之前,我想首先介绍一下次同步间谐波的工程背景,为诸位了解次同步间谐波特性提供一个清晰的图景。

 

从2012年12月到2013年12月,发生了58起次同步谐振事件,次同步谐振频率时变,且幅值很大的次同步电流导致很多风机脱网,进一步改变了SSR频率。

 

2015年7月1日,麻黄沟西风电激发次同步振荡→振荡经麻西-麻东-山北-哈密-到达天山换流站→换流站近侧花园电厂和南湖电厂机组次同步振荡  

 
 

下面介绍一下我们团队在双馈风电方面的次同步间谐波研究成果。

 
 

华北电力大学团队在超高次谐波问题的研究上也刚刚起步,我代表肖湘宁教授向meyer教授和在座的专家提问几个问题,以作学习。

 
 

文章转自亚洲电能质量联盟

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来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2023-05-01
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