企業(yè)配電網(wǎng)電氣節(jié)能新技術(shù)探析

宗 振

摘 要:目前,專門針對(duì)配電網(wǎng)綜合電氣節(jié)能的系列化關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用在國內(nèi)外尚屬空白,大多只是單一技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,節(jié)能效果有限。文章介紹了幾種配電網(wǎng)電氣節(jié)能的新技術(shù),希望為今后研究提供參考。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);電氣節(jié)能;新技術(shù)

中圖分類號(hào):TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)24-0124-01

1 混合型無功補(bǔ)償器

目前低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝備廣泛采用的是分級(jí)投切的固定電容器組,雖成本較低,但不能進(jìn)行無級(jí)連續(xù)的無功補(bǔ)償,速度慢,效率低。而今配電網(wǎng)中許多無功變化頻繁而又劇烈的設(shè)備如軋鋼機(jī)、電弧爐等,要求對(duì)功率因數(shù)和電壓跌落、閃變等進(jìn)行快速、高效、無級(jí)連續(xù)補(bǔ)償,需要能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)無功補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)靜止無功補(bǔ)償器,但由于電力電子器件容量限制和成本較高,在設(shè)計(jì)和廣泛工程應(yīng)用上存在困難。針對(duì)和晶閘管投切電容器其各自的不足,提出并研發(fā)了基于混雜控制的混合型無功補(bǔ)償器HVC。

混合型無功補(bǔ)償器是一個(gè)混雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng),由一臺(tái)較小容量的DSTATCOM和較大容量的多組TSC構(gòu)成。其中DSTATCOM能進(jìn)行快速無級(jí)的無功補(bǔ)償,是混合型無功補(bǔ)償器的連續(xù)子系統(tǒng);TSC能進(jìn)行大容量分級(jí)的無功補(bǔ)償,是混合型無功補(bǔ)償器的離散子系統(tǒng)?；旌闲蜔o功補(bǔ)償器基本工作原理如下:分級(jí)的TSC進(jìn)行無功粗調(diào),無級(jí)的DSTATCOM進(jìn)行無功精調(diào),當(dāng)系統(tǒng)無功需求在q組和q+1組TSC之間時(shí),投q組TSC,再由DSTATCOM補(bǔ)償小容量無功功率,從而在低成本前提下實(shí)現(xiàn)無級(jí)連續(xù)無功補(bǔ)償。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí),DSTATCOM工作于直接電壓控制模式,為防止電壓跌落,可快速發(fā)出其最大容限的無功,甚至短時(shí)越限補(bǔ)償無功功率。

2 基于實(shí)時(shí)潮流的配電網(wǎng)無功優(yōu)化

該系統(tǒng)以配電網(wǎng)有功損耗最小為目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)無功運(yùn)行優(yōu)化,形成配電網(wǎng)高低壓系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償設(shè)備的投切指令和無功設(shè)定值,自動(dòng)控制配電網(wǎng)無功功率的優(yōu)化運(yùn)行。根據(jù)采集的配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)潮流進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,優(yōu)化迭代過程無需進(jìn)行節(jié)點(diǎn)功率平衡方程的潮流迭代,不等式約束簡潔,優(yōu)化計(jì)算速度快。在優(yōu)化模型中,該系統(tǒng)計(jì)及了實(shí)際負(fù)荷的無功-電壓特性,增加了考慮負(fù)荷特性影響的節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定解析約束條件,同時(shí)計(jì)及了運(yùn)行電壓對(duì)無功補(bǔ)償出力的影響。為使優(yōu)化結(jié)果更加符合配電網(wǎng)實(shí)際情況,負(fù)荷模型還描述了負(fù)荷的功率恢復(fù)特性和失穩(wěn)特性。

3 無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與諧波治理混合系統(tǒng)

現(xiàn)有的高壓配電網(wǎng)廣泛采用靜止無功補(bǔ)償器SVC進(jìn)行無功功率的動(dòng)態(tài)連續(xù)補(bǔ)償,但在其調(diào)節(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生諧波,造成諧波污染和諧波損耗。混合型有源電力濾波器具備大容量無功補(bǔ)償和諧波動(dòng)態(tài)治理的功能,但僅用其無源濾波器部分進(jìn)行固定無功補(bǔ)償,由于電力電子器件容量和工程造價(jià)的限制,難以進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)無功補(bǔ)償。為解決這一技術(shù)難題,研發(fā)了無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與諧波治理混合系統(tǒng)HVHC,主要由靜止無功補(bǔ)償器SVC,和混合型有源電力濾波器HAPF,組成。其中,SVC由晶閘管控制電抗器TCR、固定電容器組FC組成由電壓型逆變器、輸出濾波器、禍合變壓器和注入支路幾部分構(gòu)成,其中注人支路由基波串聯(lián)諧振電路和注人電容共同構(gòu)成一組單調(diào)諧濾波器。

無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與諧波治理混合系統(tǒng)主要由SVC和混合型有源電力濾波器(hybrid active power filter,HAPF)組成。其中SVC由可控硅控制電抗器(thyristor controlled reactor,TCR)、固定電容器組(fixed capacitor,FC)組成;HAPF由電壓型逆變器、輸出濾波器、耦合變壓器、注入支路組成,注入支路由基波串聯(lián)諧振電路和注入電容共同構(gòu)成一組單調(diào)諧濾波器。由TCR和FC組成的SVC可動(dòng)態(tài)連續(xù)補(bǔ)償無功功率,同時(shí)具備電壓支撐、阻尼振蕩等功能。根據(jù)基波串聯(lián)諧振電路在基波頻率處發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)阻抗很小的特點(diǎn),可將電網(wǎng)基波電壓加在注入電容上,從而有效降低智能功率模塊的容量和系統(tǒng)成本。

4 結(jié) 語

無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與諧波治理混合系統(tǒng),顯著降低了中、高壓配電網(wǎng)電能損耗和諧波,實(shí)現(xiàn)了無功連續(xù)補(bǔ)償及高品質(zhì)節(jié)能研發(fā)的可進(jìn)行分級(jí)和無級(jí)無功快速連續(xù)補(bǔ)償?shù)牡统杀净旌闲蜔o功補(bǔ)償器,顯著降低了低壓配電網(wǎng)的電能損耗,實(shí)現(xiàn)了低成本高效節(jié)能研發(fā)的配電網(wǎng)實(shí)時(shí)無功優(yōu)化節(jié)能與能量管理系統(tǒng),優(yōu)化協(xié)調(diào)了高低壓節(jié)能設(shè)備的無功出力,進(jìn)行實(shí)時(shí)無功優(yōu)化補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化節(jié)能,提高了企業(yè)電能的精細(xì)化管理水平。從全局角度出發(fā)的企業(yè)配電網(wǎng)綜合節(jié)能技術(shù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了高低壓節(jié)能裝備與管理節(jié)能軟件平臺(tái)相結(jié)合,解決了配電網(wǎng)多層次、全方位綜合節(jié)能的難題,而且保障了配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,大幅度減少了電能損耗。