柔性用户电力系统技术FCPS
柔性用户电力系统技术FCPS
以电力系统无功功率为研究对象，综合分析无功功率的供给及需求现状。供给方面，发电厂发无功占无功电源的25%，输电线路充电无功占无功电源的10%，变电站集中补偿无功占无功电源的20%，电力用户分散或就地补偿无功占无功电源的45%。需求方面，发电厂及变电站无功负荷约占无功需求总数的15%，电力用户无功负荷约占无功需求总数的85%。可见，电力用户需要从上级电网中吸收占无功需求总数40%之多的无功功率。如果，这些占总数40%的无功功率能在用户本地实现就地动态补偿，电力系统输送有功功率的能力将大幅度增长，电网损耗也将显而易见地降低。但从目前现实来说，要做到电力用户无功的就地平衡，无论是组织上还是技术上，都存在许多差距。
我国按照功率因素来调整电费表。但在不同的用电量峰谷时段、大功率冲击负荷投运时段，无功负荷的波动范围较大，按功率因素或有功功率标准来收电费，一般体现不出电力用户无功波动甚至反送无功对电网损耗的影响。而无功功率还是电压稳定的重要因素，夏冬季节电力负荷高峰期间，无功支撑不足，往往是电压水平及合格率降至最低点、大短路故障时电网崩溃的本质原因。因此，从电力组织上讲，需要电力部门把无功功率也作为电费标准，即降低有功功率收费，提倡无功功率收费。
从技术上看，也需要电力部门把在输配电系统无功补偿装置上的投资，以改变电费收取标准的方式，转移到用户无功动态补偿装置上来。一方面，无功功率不适宜远距离传输，在变电站端加装过剩的无功电源供给在远处的电力用户，从理论上经济上讲都不太合理。另一方面，电力电子元件本身及其控制设备经过三十年来在高压系统的实践，故障多成本高，更适宜普及于电力用户低电压系统。
把静止无功补偿器SVC、静止无功发生器SVG及新出现的各种旋转型新式控制器、转换型静止补偿器CSC等柔性交流输配电系统技术FACTS应用于用户电力系统，形成利用电力电子技术及其他新技术和新材料，使用户电力系统具有快速、精确、平滑、连续和灵活的柔性控制能力，从而协助提高整个电力系统运行的可控性和安全性，以及支持电力市场顺利运营的所有新型电力设备及其协调控制技术，称为柔性用户电力系统技术FCPS。FCPS从电力系统本身的需求出发，取代原先从电力设备使用角度出发的用户电力技术DFACTS概念，以强调发供电部门要能提供优质电能，还必须有电力用户的协调配合。侧重点、出发点或者说思路不同，相应会导致电力系统的系列变革。
相关技术措施，可以从用户电力系统分区域无功补偿的三个方面来具体考虑：
一、对于原先无功集中补偿的地方如中枢变电站、企业或城乡总降压变电站的6～10kV的母线，可考虑安装静止无功发生器SVG或静止同步补偿器STATCON装置。固定电容器FC柜只需补偿本站及附近范围内所需无功功率即可，动态无功补偿用来跟踪系统无功功率的波动部分，无需采用大容量的储能电感或电容。
二、对于原先无功分散补偿的地方如功率因数较低的车间或村镇终端变配电所离负荷近的低压母线，可考虑普及固定电容器FC和各种低压静止无功补偿器SVC等装置。分散补偿首先以普及固定电容器为主，然后根据经济状况和实际需求加装动态无功补偿装置，目的是减少无功波动对上级变电站的影响。
三、对于原先无功就地补偿的地方如大容量异步电动机或电感性负载，除了实地安装动态无功补偿装置外，还可考虑针对具体的无功消耗设备及其控制装置，使用新技术新材料进行补偿革新，最好能诞生一批可以自身无功平衡的新型用户电力设备。例如把静止无功发生器SVG运用于异步电动机，使其功率因素和同步电机一样可调。动态跟踪补偿无功，可构成动补器，把变频器、动补器、稳压器和滤波器等放在一起，可组成电机综合调节器等。
电力系统发展至今，有功功率的调节日臻完善，电力新技术往往围绕与电压质量和电能损耗密切相关的无功功率展开。对于有功和无功的关系，可以把有功比作河水，容性和感性无功则分别是护送河水到达目的地的河左岸和右岸，有功和无功相辅相成。对电力系统本身来说，有功顺利输出是最终要达到的目的，抓有功就好比抓电网的物质文明，或者说抓电网的生产效益；有功的传输必须由无功来支持，抓无功就好比抓电网的精神文明，或者说抓电网的安全效益。在电力系统的世界里，也必须坚持两手抓，一手抓有功，一手抓无功，两方面的设施都过硬；在注重有功生产建设的同时，需要加大无功安全管理的力度，只有做到以电为本，才能保证电力事业的真正长治久安。
参考书目：
1、发电厂变电所及电力系统的无功功率/陆安定著 北京：中国电力出版社，2003 ISBN 7-5083-1429-8
2、柔性交流输配电系统技术的发展要求其定义更新/何大愚 电力自动化设备：2004年10月
husu816@163.com
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2005-1-14 17:02:09
