“據(jù)大致統(tǒng)計(jì)，2006、2007、2008三年我國(guó)高壓大容量無功補(bǔ)償產(chǎn)品市場(chǎng)分別達(dá)到1.07 億元、2.35 億元、4.88 億元;2009年達(dá)到20億元;2010年達(dá)到30億元以上;2011年40億元，其中靜止無功補(bǔ)償器(SVG，也稱STATCOM)10億元以上;2012年40億元?，F(xiàn)在這一市場(chǎng)仍處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。”清華大學(xué)柔性輸配電系統(tǒng)研究所教授姜齊榮表示。
而據(jù)平安證券推測(cè)，今后幾年我國(guó)無功補(bǔ)償市場(chǎng)容量可能達(dá)到70億~140億元，電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用將逐漸占據(jù)較大比例。
隨著電力監(jiān)管部門對(duì)用戶功率因數(shù)要求的提高和企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量重要性認(rèn)識(shí)的提升，無功補(bǔ)償?shù)男枨蟊怀掷m(xù)推動(dòng)。自2004年市場(chǎng)爆發(fā)以來，我國(guó)無功補(bǔ)償設(shè)備市場(chǎng)一直處于快速上升狀態(tài)。
需求推高市場(chǎng)
在電能質(zhì)量治理領(lǐng)域，無功補(bǔ)償一直是個(gè)熱點(diǎn)話題。我國(guó)工業(yè)負(fù)荷電能質(zhì)量問題嚴(yán)重，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求迫切。且由于工業(yè)用戶市場(chǎng)比較開放，所以很多無功補(bǔ)償生產(chǎn)企業(yè)一進(jìn)入這一領(lǐng)域就首先選擇了這一市場(chǎng)，可以說，該市場(chǎng)是推動(dòng)我國(guó)無功補(bǔ)償發(fā)展的原動(dòng)力。
據(jù)悉，典型的工業(yè)用戶市場(chǎng)包括鋼鐵企業(yè)、煤炭企業(yè)、電氣化鐵路、石油化工等。
由于存在大量大型沖擊性、非線性負(fù)荷，鋼鐵企業(yè)面臨著功率因數(shù)低、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、諧波干擾等電能質(zhì)量難題。鋼鐵工業(yè)能耗約占全國(guó)能耗的 15%，其中電能消耗占約24%，因此鋼鐵耗電占全國(guó)總能耗的3.6%，其中大部分為沖擊性負(fù)荷，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)該行業(yè)擁有大中型電弧爐1700座以上，引起大量電壓波動(dòng)與閃變，對(duì)電網(wǎng)的影響較大。
煤炭企業(yè)與鋼鐵企業(yè)、石油化工企業(yè)類似，也存在著沖擊性負(fù)荷多、容量大的問題。煤炭企業(yè)應(yīng)用的礦井提升機(jī)就是典型的沖擊性負(fù)荷，單機(jī)功率從數(shù)百千瓦到6000 kW，在礦井總供電負(fù)荷中占的比重較大。該機(jī)器工況變化非常大，無功變化也比較劇烈，亟需動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
電氣化鐵路的建設(shè)加快也帶來不少電能質(zhì)量問題?，F(xiàn)在我國(guó)客運(yùn)電氣化鐵路向高速發(fā)展，純客運(yùn)專線速度將達(dá)350 km/h;貨運(yùn)線路向著重載發(fā)展，將開行2萬t重載列車。由此帶來的是我國(guó)電氣化鐵路供電系統(tǒng)負(fù)荷越來越大，重載貨運(yùn)專線牽引變?nèi)萘吭絹碓酱?，高速列車供電臂容量可達(dá)120 MVA以上，再生制動(dòng)回饋功率達(dá)40 MW以上。這使得負(fù)序電流引起的電壓不平衡和電壓波動(dòng)將成為今后我國(guó)電氣化鐵路面臨的首要電能質(zhì)量問題。
同時(shí)，由于近期交流電力機(jī)車和直流電力機(jī)車將共存，因此諧波和功率因數(shù)問題仍將存在。而動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償可以有效解決其存在的電壓不平衡、無功、諧波問題，該市場(chǎng)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品有著比較大的需求。
除工業(yè)類客戶外，無功補(bǔ)償在電力、電網(wǎng)領(lǐng)域也有應(yīng)用，尤其是風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電領(lǐng)域。在風(fēng)電市場(chǎng)，已經(jīng)形成了TCR型SVC、MCR型SVC與SVG并存的狀態(tài)。
“大概從2012年開始，光伏市場(chǎng)逐漸‘火’起來。這主要因?yàn)轱L(fēng)電項(xiàng)目前幾年已經(jīng)做得差不多了，2013年新上的項(xiàng)目又比較少。”國(guó)內(nèi)某無功補(bǔ)償領(lǐng)先企業(yè)銷售人員告訴記者，與風(fēng)電相比，光伏市場(chǎng)所需要的無功補(bǔ)償產(chǎn)品容量較小，業(yè)主對(duì)時(shí)間要求比較高，工程比較簡(jiǎn)單。
“電網(wǎng)重負(fù)荷中心以及高壓、特高壓輸電也需要無功補(bǔ)償。”姜齊榮補(bǔ)充說，“如，電網(wǎng)重負(fù)荷中心有大量空調(diào)和電機(jī)，為了解決暫態(tài)電壓穩(wěn)定問題，在電網(wǎng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償需求迫切。”
新需求顯現(xiàn)
隨著市場(chǎng)需求變化和技術(shù)進(jìn)步，我國(guó)無功補(bǔ)償行業(yè)的技術(shù)發(fā)展也在不斷變化中，從調(diào)相機(jī)、固定補(bǔ)償電容器到SVC、SVG。目前，SVG裝置成熟度提高，開始在礦井下等惡劣環(huán)境應(yīng)用，基于SVG的綜合補(bǔ)償裝置也發(fā)展迅速，現(xiàn)在很多廠家把力量投入到對(duì)SVG市場(chǎng)的開拓中。據(jù)悉，2013年南方電網(wǎng)公司還將至少安裝 3套200 MVA SVG。
現(xiàn)在，無功補(bǔ)償技術(shù)正在面臨新的挑戰(zhàn)。
據(jù)姜齊榮介紹，用戶對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)提出了6點(diǎn)新要求。第一是設(shè)備響應(yīng)速度快，有效抑制電壓波動(dòng)與閃變。其中風(fēng)電場(chǎng)對(duì)無功補(bǔ)償裝置的要求是達(dá)到30 ms以下，有些特殊場(chǎng)合要求速度更快。第二是適應(yīng)能力強(qiáng)，即在各種場(chǎng)合與各種負(fù)荷配合下不發(fā)生諧波放大。第三是占地面積小，因?yàn)楹芏鄳?yīng)用場(chǎng)合場(chǎng)地已固定，征地困難。第四是電壓偏低與偏高時(shí)均具備較強(qiáng)的無功補(bǔ)償能力。第五是能同時(shí)治理諧波與不平衡等多種電能質(zhì)量問題，其中不平衡的處理會(huì)造成產(chǎn)品造價(jià)的提升。第六，運(yùn)行節(jié)能，SVC產(chǎn)品受到詬病即因?yàn)槠洳还?jié)能。需求引導(dǎo)研發(fā)，經(jīng)此梳理，高壓大容量無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)躍然紙上。
除此之外，由于大電網(wǎng)建設(shè)如火如荼，也在要求無功補(bǔ)償產(chǎn)品電壓等級(jí)和容量的提高。
“原來的無功補(bǔ)償裝置主要是10 kV產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到35 kV直掛產(chǎn)品，將來會(huì)進(jìn)一步提高到66 kV。因?yàn)?00 kV變電站建設(shè)逐漸增多，其能應(yīng)用的直掛無功補(bǔ)償裝置只能是66 kV。” 姜齊榮說，“電網(wǎng)用戶肯定希望無功補(bǔ)償裝置的電壓等級(jí)越高越好，如果能達(dá)到110 kV就更好了。”
高壓大容量無功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀
TCR型 SVC
技術(shù)比較成熟，但由于TCR會(huì)產(chǎn)生諧波，必須跟電容器、濾波器一起應(yīng)用，不能單獨(dú)運(yùn)行，所以損耗大。市場(chǎng)比較成熟，在工業(yè)應(yīng)用中是最多的，但逐漸在被SVG所替代。
MCR型SVC
ext-indent:2em;"> 即磁閥控制電抗器。MCR是一種通過改變鐵心的磁通密度從而使得感抗值可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的電抗器。近年來，通過行業(yè)研究，該技術(shù)有所突破，使其成為所有可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的電抗器里可靠性最高、諧波最小、損耗最小、噪聲最小的產(chǎn)品。
SVG
近幾年發(fā)展速度非?？?。關(guān)鍵技術(shù)包括主電路技術(shù)和控制技術(shù)。前者向著高壓大容量、減少諧波、減少損耗發(fā)展，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)是主流;后者向著快速性、系統(tǒng)沖擊時(shí)不過流發(fā)展
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