肖湘宁--电能质量科技发展新动态_图文

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肖湘宁--电能质量科技发展新动态_信息与通信_工程科技_专业资料

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肖湘宁--电能质量科技发展新动态_信息与通信_工程科技_专业资料。电能质量科技发展新动态


第三届中国设计师网-电能质量高峰论坛 电能质量科技发展新动态 肖湘宁 2009年08月-北京 主要内容 一、国内外电能质量科技发展动态 一、国内外电能质量科技发展动态 1. 电力系统电能质量问题研究 1. 电力系统电能质量问题研究 2. 国内外电能质量研究机构与组织工作 2. 国内外电能质量研究机构与组织工作 3. 电能质量的经济性分析与经济损失调查 3. 电能质量的经济性分析与经济损失调查 二、电能质量基本理论、监测方法、 二、电能质量基本理论、监测方法、 1.非正弦条件下的功率定义 1.非正弦条件下的功率定义 2.电能质量特点与监测要求 2.电能质量特点与监测要求 指标评估体系和治理决策支持的研究 指标评估体系和治理决策支持的研究 3评估体系架构 、评估指标与模型 事件诊断专家系统 3评估体系架构 、评估指标与模型 事件诊断专家系统 三、结束语 三、结束语 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 一、国内外在电能质量领域的研究动态 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 随着电网结构和负荷构成 愈加复杂,近十几年来,在全 球范围内,在绿色能源与环境 友好型社会的一片呼声中,电 能质量问题已经引起世界电气 工程界的极大关注,不少著名 学者著书立说,许多国家和团 体纷纷成立专门的研究机构, 在关于电能质量的理论与方法、 技术与装置、监测与校验,监 管与标准等方面取得迅速发展。 十几年前,国际上第一本电 能质量专著出版,提出的第 一个问题是: 1.1 What is Power Quality? NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 国外电能质量相关著作出版情况 自1996年美国EPRI出版世界第一本 PQ著作以来,先后有约20几部著作 出版。主要集中在美国和欧洲。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 国内电能质量相关著作出版情况 2004年国内出版了第一本电能质量教科书,近3年来翻译出 版了约9部著作。PQ问题已经越来越引起国内科技界和工程界的 关注。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 国内外许多著名大学纷纷开设PQ课程 Purdue University---Power Quality; The University of Texas AT Austin---Power Quality and Harmonics; Institute of Rensselaer--Electrical Power systems Quality; The University of Alberta--Advanced Power Quality 清华、华中科大、湖大、上交大、西 交大、西南交大、华北电力大学等都 开设了电能质量本科生课程或研究生 课程。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 从国际上最新出版的电能质量相关著作可以看出, 电能质量研究所涉及的内容更加深入和广泛 Power quality indices in liberalized markets 《开放市场下的电能质量指标》 2008-02-28 Handbook of Power Quality 《电能质量手册》2008-04-11 Power Quality: VAR Compensation in Power Systems 《电能质量:电力系统无功补偿》2008-08-12 Power quality in power systems and electrical machines 《电能质量与电机》 2008-02-15 Power quality in electrical systems 《电力系统电能质量》第3版 2007-06-01 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电力系统电能质量是一项复杂的系统工程 在电力设备方面开展较早,而在电网方面相对是新问题 电能质量是一个覆盖诸多学科的复杂领域;而科技的发 展和社会文明的进步,又赋予了电能质量许多新的内容。 作用在电力用户设施和装备上的电能质量问题已经引起电工 界的极大关注。以提出特定条件下的单体设备或工厂为对象 的解决方法较为普遍; 建立友好型电磁环境是多方面共同努力的结果,而施加在公 用电网的电能质量问题相比较还是新问题(典型的有畸变条 件下的功率理论与电能计量方法;电力系统运行状态与电能 质量的关系;新能源和分布式电源的接入;电力系统的经济 性与电能质量的市场化操作等),其理论和技术的支撑工作 仍在开始。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 大电力系统概念(bulk power system) 电力系统是世界上最大的人造动态系统。 任何时刻,电力系统的发电功 率必须和负荷功率相匹配。无论何 时何地,对于系统中的负荷变化和 可能发生的扰动,所有发电机必须 保持同步运行。 (采用HVDC等连接方式可以使互联 系统非同步运行) NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 发电与装机容量目前均居世界第2位 中国正处于全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会新的历 史时期,工业化、城镇化进程不断加快,电力需求增长迅速。 发电与装机容量目前约为 6亿千瓦(600GW),人 均约500W;“十一五”期 间年均增长率预计约为 10%左右,将达到9亿千 瓦。 2000 2010 2020 9.6亿kW 13.2亿kW 6.8亿kW 8.6亿kW 3.2亿kW 3.2亿kW NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 经济发达地区电力市场空间大 2005年底,京津冀 鲁、华中东四省和华东 等地区主要受端电网 (13个省区)用电量占 全国的55%,未来十五 年电力需求仍将继续保 持快速增长,考虑在建 煤电、核电、气电等必 要的受端电源及接受西 南水电后,预计2020年 前这些地区新增电力市 场空间合计约2.58亿千 瓦以上。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 中国电网将成为世界上最复杂的交直流互联大电网, 如何保障其安全稳定、经济优质运行是极具挑战性的重大课题! 国家电网公司提出了建设“坚强智能电网”的长远任务。 玛纳斯 乌北变 奎屯变 霍城变 西山变 东郊变 准东 吐鲁番变 安西 哈密变 呼盟 东北 哈尔滨 吉林 宝清 宝清 铁岭 新疆 阜新 华北 唐山 北京东 蒙西煤电 张掖 晋东南煤电 石家庄 天津 高岭背靠背 本溪 沿海核电 永登 白银 陕北煤电 沿海核电 兰州东 宝鸡 西安东 徐州 连云港 济南 青岛 西北 西宁 灵宝背靠背 南阳 华 东 南京 上海 沿海核电 西藏 雅龙江梯级 川渝 乐山 三峡/葛洲坝 重庆 恩施 金华 南昌 温州 贵阳 华中 柳东 贺州 长沙 赣州 沿海核电 泉州 图 例 金安桥水电 昆西北 大朝山水电 罗平 兴仁 安顺 500千伏交流 750千伏交流 ±500千伏直流 ±800千伏直流 北郊 天生桥 平果 罗洞 茂名 江门 广州 博罗 深圳 沿海核电 台 湾 南方电网 海南 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 3 从大电网角度看电能质量问题 3个子系统必须作为一个 整体来一起运行。了解 每个子系统很重要,了 解它们的关联特性也很 重要。其中电能质量以 及由质量所反映的系统 运行特性是重要的研究 课题之一。 电力系统由发电、输电 和配电/负荷组成。 发电环节 系统工程 配电/负荷 电力系统工程, 电力系统控制, 电力系统规划, 电力系统运行。 输电环节 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电力系统运行中3特性与基本任务关系示意图 电力安全性 (稳定性) 电力经济性 电力充裕性 电能质量 电能数量 系统正常运行 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 量与质的保证是电力系统的基本任务 不间断地向用户供应质量(电压和频率)合乎规定的电能。 对其性能要求通常以可靠性来表征。 电力系统可靠性是按可接受的质量(Quality of power ) 标准和所需电量(Quantity of energy)不间断地向电 力用户提供电力和电量的能力的量度。 Q×Q(电量,质量)是系统运行可靠性(充裕性和安全性) 的基本表现。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电力系统的6种运行状态 一、正常状态 能够保持系统充裕性和系统安全性的运行状态。 二、紧戒状态(可以通过调整控制恢复到正常状态) 三、紧急状态(某些母线电压或系统频率超越允许范围。允许损失部分负 荷); 四、极端紧急状态或严重事故状态(不至于造成大面积停电); 五、崩溃(系统稳定破坏,故障连锁反应,电压频率崩溃,大面积减负荷, 系统解列,孤岛状态); 六、恢复过程(黑启动,”灰启动“)。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电能质量与系统6运行状态和3特性的相互关系 在正常运行状态下,除了系统安全性之外,经济性也是一 个重要的方面。在紧急状态下,电力系统的经济运行处于 次要地位。 在系统设计和运行中需要权衡和兼顾经济性(充裕性与经 济性紧密关联,是一个重要方面)和安全性。 由此可以看出,在时间上占主导地位的正常运行状态是电 能质量得以保证的前提条件。或者说,电能质量是在正常 运行条件下才有评估意义的;正常运行是电力系统的大概 率事件,时刻关注电能质量是十分必要的。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 极端天气灾害和大停电事件给我们提出的思考: 电力系统今后将如何发展? 大电网 大容量 高电压 互联系统 仍在继续发展 新能源 储能技术 分布式电源 微网供电 正在迅速兴起 信息流 、能量流,管理流,互动的智能电网 自主创新的三种形式:原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新… 美国佐治亚理工学院华人科学家王中林领导的 科研小组日前研制出一种能产生电能的新型纳米纤维。 美国加州的热力生命能量公司研究皮肤温差发电。 日本东北大学教授西泽松彦领导的研究小组新开发出了 一种利用血液中的糖分发电的燃料电池。 人体内能量相当1000节AA电池 可用于发电; 心脏起搏器、防颤器等,手机、MP3播放器等 小型便携式电器也能够直接依靠人体“充电”, 真正实现“即插即用” 。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 关注电力消耗过程中的两种转换, 解决电能质量日益严重的问题 众所周知,电能是一种具有广泛适用性的能源形式:可 直接转换成其它能源形式消耗,亦可转换成多种电气形态的 电源后再消耗。例如,可转换为热能,光能,机械能;例 如,可转换成非工频、非正弦的电能形态广泛作为现代工业、 现代通信、计算机技术和日常生活的基本动力源。 电能形态经转换后使用的比例是社会发达与否的标志。 发达国家已达70%,我国约为30%; 随着电力消耗的多样性,电能质量问题会变得更加严峻。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 未来配网规划例-DG和PQ分级控制 在建的日本Sendai项目—— 微网(Micro Grid) A类负荷——优质 180kW B类负荷——高质 588KW 普通负荷——中质 910kW B类再分级: 当电网停电后, B1:由储能系统供电; B2:由DG供电 B3:无备用 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电力行业七项行业标准起草工作业已完成, 其他标准项目仍在继续 1、《低压晶闸管投切滤波技术规范 2、《串补设备预防性试验规程》 3、《固定串补和可控串补装置控制 保护系统检验规程》 4、《电能质量评价技术导则》 5、《电能质量在线监测装置规程》 6、《电能质量术语》 7、《柔性输电术语》 。。。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 电能质量是多学科综合性问题,电能质量问题研究 逐渐走向内涵广义化,基准指标化,操作工程化 国际电工界在供电质量、电能质量、供电可靠性等方面仍然 在讨论和探索,比较明显的趋势是电能质量广义化,把它看成 一项系统工程加以研究。 计及PQ与设备敏感性的供电连续 性,两个Q都满足。 规范指标与体系,设立监控系 统,协调管理与技术措施。 非技术性服务,投资与交易, 按质论价,节能增效评估。 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 供电可靠性和电能质量研究的框架-美国支持数字化社 会电力基础设施协会(CEIDS-2004) 研 究 方 向 研 究 内 容 研 究 目 标 NORTH CHINAELECTRIC POWER UNIVERSITY 从经济学观点提出了电能质量的市场价值 由于电能质量有其自身的价值,所以必须在成本和质量之间做出取舍。在经济利益驱动 下,电力用户会选择某一水平的电能质量(质量价值分等级),以适应他们的作业活动。 清洁的电磁环境是公共

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