柔性电力技术_第1章_电力系统的柔性化技术
试论柔性化供电技术
试论柔性化供电技术摘要：柔性化供电技术是指按照不同用户用电情况的要求，提供不同的电能供应的一种技术。
随着科技的进步以及人们生活水平的提高，电力系统也处于不断变化之中。
采用这种供电方式具有高度的灵活性，能满足当前大多数的用电要求。
本文通过分析柔性化供电的定义以及功能、柔性化供电的意义，试图探究柔性化供电技术的优势以及它对于整个电力系统的价值所在。
关键词：柔性化；供电技术；电力系统随着现代化社会的发展，人们对于电力供应的速度、负荷、安全性等因素都有了更高度的要求，即便是暂时性的供电中断，也会对居民的生活造成程度不一的影响。
但是，由于各个地区经济实力的差异、相关电力部门管理上的疏密以及一些难以抵抗的突发性自然灾害的影响，使得高质量的供电变得相当困难。
然而，柔性化供电技术以其高度的灵活性，在实现高品质的电力供应方面起到了一定的作用。
1、柔性化供电的定义柔性化供电简称FEED，它是指根据不同的用户需求进行不同的电力供应的一种供电技术。
[1]这个概念并不是凭空产生的，而是基于美国学者和日本学者所提出的概念而进行发散总结形成的新的概念。
其实柔性化供电也可以被称为“柔性交流输电系统”。
这里所提到的柔性可以看成是电力系统可以施以控制的程度。
对柔性化进行进一步的研究可以为整个电力系统输电过程提供更加贴合实际的技术支持，这将是一项具有重要研究价值的任务。
2、柔性化供电体系的功能柔性化供电对于改善目前的电力系统具有重要的现实意义，随着生活水平的提高，人们对于用电量的需求逐渐加大，电力系统也在结构和容量上在不断进行升级。
实现地区性的大型供电成为一个越来越重要的趋势。
面对不同用户的需求，相关部门既要对电力的质量进行灵活控制，又要对供电区域的电压低的问题进行灵活把握，所以柔性化供电就成为电力质量的灵活控制的最佳选择。
柔性化供电在电力的质量控制方面也拥有许多功能。
2.1它可以实现供电过程中的互动性它可以进行比较完善的电力信息的收集和加工运算，同时还可以进行远程操控。
第一章 FACTS的概念和传输系统(1)
第一章柔性交流输电系统第一章柔性交流输电系统（第一章柔性交流输电系统（FACTSFACTS）的基本概念）的基本概念1.1 概述FACTS主要功能较大范围地控制潮流使之按指定路径流动。
保证输电线的传输容量可以接近热稳定极限，但不会出现过负荷。
在控制的区域内可以传输更多的功率，因而能减少发电机的热备用。
在系统短路和设备故障情况下，能够防止出现线路连锁跳闸的“骨牌效应”。
阻尼可能会损坏设备或限制输电容量的各种电力系统振荡2008年1月21日的区域低频振荡，振荡频率为0.41Hz。
第一章柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS FACTS）的基本概念）的基本概念）的基本概念FACTS）的基本概念第一章柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTSFACTS传输系统包含了3层含义：FACTS代表一种交流输电系统，但灵活性更好； FACTS结构基础是电力电子器件与其它(如电容器、电抗器之类)无源元件的组合；FACTS的目的是要提高输电系统的可控性、保证电能质量，并能增强系统传输能力。
z 电压质量y 传统的电能质量控制设备一般都是由无源元件或是带有旋转部分的装置组成。
y 传统的电能质量控制很多是通过调节发电机组的运行状态来实现。
随着电力系统的迅速发展，完全依靠发电机组和无源元件完成电能质量的控制已经不太有效。
y FACTS 技术的出现，使得电能质量控制的概念以及实现手段发生了根本性的变化。
y FACTS 装置所起到的作用大小，除了与控制技术有关外，很大程度上还取决于电力电子器件容量的大小。
40器件额定容量1.3 输电线路的互联1.3.1 为什么输电线路要互联？输电线路相互联接有利于充分利用多元化负荷、有效利用电力资源，使发电厂的燃料成本以最低价格，安全、可靠地提供给用户。
电网互联的好处：：（1）为能源的远距离传输奠定了基础；（电源和负荷中心往往不在同一地区）（2）提高了供电可靠性；（就负荷而言，各电源在紧急情况下可以相互支援）（3）可实现大范围的能源资源优化配置和规模经济效益；（电网规模越大，自动化水平越高，其资源优化配置的能力和可获得的规模经济效益就越大，这是推动电网互联最重要的推动力之一。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展，柔性直流输电（VSC-HVDC）技术以其独特的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。
本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。
我们将从柔性直流输电的基本原理出发，深入探讨其关键技术和设备，包括换流器、控制系统、保护策略等。
我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例，评估其在实际运行中的性能表现。
我们将展望柔性直流输电技术的发展前景，探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。
二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术，又称为电压源换流器直流输电（VSC-HVDC），是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。
与传统的基于电网换相换流器（LCC）的直流输电技术不同，柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器（VSC），这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。
柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器（VSC）。
VSC采用可关断的电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT），通过脉宽调制（PWM）技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。
VSC既可以作为有功功率的源，也可以作为无功功率的源，因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。
在柔性直流输电系统中，VSC通常与直流电容器和滤波器并联，以维持直流电压的稳定和滤除谐波。
VSC通过改变其输出电压的幅值和相位，可以独立地控制有功功率和无功功率的传输，从而实现对交流电网的灵活支撑。
柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统，包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等，以确保系统的稳定运行和电能质量。
这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求，对VSC的输出进行实时调整，从而实现对交流电网的精准控制。
柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统，实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。
柔性交流输电技术
浅谈柔性交流输电（ＦＡＣＴＳ）技术衣斌黑龙江建三江农垦电业局极限是一项有价值而且紧迫的工作。
ＦＡＣＴＳ技术为增强输电系统提供了新的手段。
安装在长距离输电线中间或受端的静止无功补偿装置（ＳＴＡＴＣＯＭ）能够提供电压支撑从而能极大地提高长距离输电系统的稳定性。
三、ＦＡＣＴＳ技术的分类及其技术原器（ＳＴＡＴＣＯＮ），晶闸管投切串联电容器（ＴＣＳＣ），统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）就是基于ＦＡＣＴＳ技术的产品。
理ＦＡＣＴＳ技术按其接入系统方式可分为并联型，串联型和综合型。
并联型ＦＡＣＴＳ主要用于电压控制和无功潮流控制；串联型ＦＡＣＴＳ主要用于输电线路的有功潮流控制、系统的暂态稳定和抑制系统功率振荡；综合型ＦＡＣＴＳ设备主要包括潮流控制器（ＵＰＦＣ）和可控移相器（ＴＣＰＲ），ＵＰＦＣ适用于电压控制、有功和无功潮流控制、暂态稳定和抑制系统功率振荡，ＴＣＰＲ适用于系统的有功潮流控制和抑制系统功率振荡。
各种类型设备的技术原理介绍如下：１、并联型ＦＡＣＴＳ装置典型的并联型ＦＡＣＴＳ装置是ＳＴＡＴＣＯＭ。
ＳＴＡＴＣＯＭ主回路主要是由大功率电力电子器件组成的电压型逆变器和并联直流电容器构成，是与传统ＳＶＣ原理完全不同的无功补偿系统。
这种装置脱离了以往无功功率概念的约束，不采用常规电容器和电抗器来实现无功补偿，而是利用逆变器产生无功功率。
因此，设备无功功率的大小都由它输出的电流来调整，而其输出的电流与系统电压基本无关，这些功能、原理上类似于同步调相机，但它是完全的静态装置，因此ＳＴＡＴＣＯＭ又称为静止调相器，它的动态性能远优于同步调相机，启动无冲击，调节连续范围大，响应速度快，损耗小。
２、串联型ＦＡＣＴＳ装置典型的串联型ＦＡＣＴＳ装置是可控串补（ＴＣＳＣ）。
ＴＣＳＣ通常指采取晶闸管控制的分路电抗器与串联电容器组并联组成的串联无功补偿系统，通过改变晶闸管的触发角来改变分路电抗器的电流，使二、我国电力的发展需要柔性交流输电技术上世纪八十年代中期，美国电力科学研究院Ｎ．Ｇ．Ｈｉｎｇｏｒａｎｉ博士首次提出ＦＡＣＴＳ概念：应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等，以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制，将原基本不可控的电网变得可以全面控制。
柔性直流输电基本控制原理
暂态稳定性分析是评估柔性直流输电系统在故障或其他大的扰动情况下的性能的重要手段。通过模拟 系统在各种故障情况下的响应，可以了解系统的暂态行为和稳定性，为控制策略的制定提供依据。
运行稳定性分析
总结词
运行稳定性分析是研究系统在正常运行 条件下的动态性能，通过仿真和实验等 方法，分析系统的运行稳定性和控制性 能。
促进可再生能源的接入
柔性直流输电能够更好地接入可再生能源，有助于实现能源 的可持续发展。
02
柔性直流输电系统概述
柔性直流输电系统的基本结构
换流阀
换流阀是柔性直流输电系统的核心部件，负责 实现直流电的转换和传输从一端传 输到另一端。
滤波器
滤波器用于滤除谐波和噪声，保证传输电能的 纯净。
柔性直流输电基本控制原理
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目 录
• 引言 • 柔性直流输电系统概述 • 柔性直流输电系统的控制策略 • 柔性直流输电系统的稳定性分析 • 柔性直流输电系统的保护与控制
一体化 • 柔性直流输电系统的应用与发展
趋势
01 引言
背景介绍
传统直流输电的局限性
传统直流输电在电压源换流器（VSC） 控制策略上存在局限，难以满足现代 电力系统的需求。
3
保护和控制设备之间的通信应具有高可靠性和实 时性，以确保快速响应和准确控制。
保护与控制一体化的优点与挑战
优点
保护和控制一体化可以提高系统的快速响应 能力和稳定性，减少故障对系统的影响，降 低维护成本和停机时间。
挑战
保护和控制一体化需要解决多种技术难题， 如传感器精度、数据处理速度、通信可靠性 和实时性等，同时也需要加强相关标准和规 范的建设和完善。
柔性直流输电系统的未来展望
电力电子技术在电力系统中的应用—柔性电力技术.ppt
Flexible Electric Technologies
韩民晓 华北电力大学
2006.4.19
传统电力系统—构成
220KV
110KV
10KV
220KV
500KV
110KV
10KV
380VL1 L2 L3 Fra bibliotek46KV
L5
传统的电力系统—特点
发、供、用必需同时完成 各机组必需严格同步 潮流只能由系统阻抗决定 供电模式单一 电能质量只能实现静态调节 负载电力调节特性差 负载电能利用效率低
配电系统的柔性化技术
•A.F.—Active Filter,有源电力滤波器 •DVR—Dynamic Voltage Regulator, 动态电压调节器 •SCB —Solid-state Circuit Breaker, 固态断路器 •D-SVC— Distribution Var Compensator 配网静止无功补偿器 •D-SVG — Distribution Var Generator (STATCOM)配网静止无功发生器 •HVDC light —轻型直流输电 •DSMES —Distribution SMES，配电系统用超导储能
解决之道!
柔性电力技术
—可对电能进行变换与调节的技术
FACTS CUSTOM POWER
柔性电力技术概念图
UPFC
220KV
220KV
TCSC HVDC
110KV
SVG
110KV
SVC
DVR
VFD
L1
380V
UPQR
L1
SCB 10KV D-S VG D-S VC
第一章 FACTS的概念和传输系统
1 柔性交流输电系统的基本概念1.1 概述柔性交流输电系统，即FACTS（Flexible AC Transmission Systems）技术，是电力电子技术在电力系统中应用的一个重要方面，它已在电能的生产、传输和分配的各个环节都得到了应用，是电力系统发展的一个重要里程碑。
大量的电力电子器件不仅提供了高速、可靠和先进的开关技术，更为重要的是，借助于这些基于电力电子器件、且具有革新概念的电力产品所提供的大量机会，电能的生产、传输、和使用的质量得到了有力的提高。
电力电子技术与传统的电力系统控制设备的结合，使电力系统中影响潮流分布的电压、线路阻抗及功角这三个主要电气参数能得到迅速调整。
在不改变网络结构的前提下，FACTS使网络的功率传输能力以及对潮流和电压的可控性大为提高，能对系统运行参数中的一个或多个产生影响。
根据FACTS作用，它的主要功能可归纳为以下几点：1) 较大范围地控制潮流，使之按指定路径流动；2) 保证输电线的负荷可以接近热稳定极限，但不会出现过负荷；3) 在控制区域内可传输更多的功率，因而能减少发电机的热备用；4) 在系统短路和设备故障情况下，能够防止出现线路连锁跳闸的“骨牌效应”；5) 阻尼可能会损坏设备，限制输电容量的各种电力系统振荡。
电力系统的潮流分布是输电线路阻抗、送端和受端电压幅值，以及这两个电压之间的相位差的函数，只要控制其中一个或一组潮流变量，就可以实现对输电线路上的有功和无功潮流进行控制。
在电力系统发展的初期，系统结构比较简单，一般只能满足局部地区的需要，也不存在利用传输线与邻近电力系统发生有功功率的能量交换。
因此，交流输电网络很难及时处理电力系统的快速变化，在解决动态稳定性问题时，一般都要增加稳定裕量，这样可保证在出现误操作时，或故障后系统能自动恢复到稳态。
随着电力系统的发展，电力系统的负荷能力和安全运行能力已经得到了极大的提高。
一般情况下，只要通过并联电容器的方法就能够保证系统电压在规定范围内运行。
电力网智能化发展背景下的柔性交流输电系统关键技术研究
电力网智能化发展背景下的柔性交流输电系统关键技术研究随着经济的发展和人口的增加，对电力的需求也越来越高。
为了提高电网的安全性、稳定性和可靠性，以及适应新能源的融入，电力网智能化发展成为当今电力行业的重要趋势。
在智能化发展的背景下，柔性交流输电系统作为一种新型的电力系统配置方案，具有很大的研究和应用潜力。
本文将从柔性交流输电系统的背景、关键技术和应用前景等方面进行探讨与分析。
一、背景柔性交流输电系统是指通过先进的智能化技术对输电网的实时状态、负荷情况、电流和电压等参数进行监测与控制，实现对输电电源和负荷之间实时可调的电能传输能力。
其核心目标是提高电网的可靠性、稳定性和灵活性。
柔性交流输电系统可以适应不同负荷和能源结构下的输电需求，有助于提高电网的经济性和可持续性。
二、关键技术1. 监测与控制技术：柔性交流输电系统需要实时监测和控制输电网的各种参数，如电流、电压、频率等。
因此，需要开发高精度、高可靠性的监测和控制技术，包括传感器技术、数据采集与处理技术、通信技术等，以实现对输电系统的实时监测和精确控制。
2. 智能优化调度技术：柔性交流输电系统需要根据实时数据和网络状态，进行智能化的优化调度。
通过建立数学模型和优化算法，实现对电力系统的负荷预测、功率流计算、优化调度等，提高电网运行的效率和稳定性。
3. 能量存储技术：柔性交流输电系统需要具备能量的储存和释放能力。
能量储存技术可以平衡输电网的供需矛盾，降低电网运行成本，同时提高电网的稳定性和可靠性。
目前，常见的能量储存技术包括电池、超级电容和飞轮等。
4. 多能源融合技术：柔性交流输电系统可以适应不同能源的集成和利用。
通过多能源融合技术，可以实现对多种能源的协调和利用，提高能源利用效率，降低能源消耗和排放。
多能源融合技术包括电力与热能的联合供应、可再生能源的整合利用等。
三、应用前景柔性交流输电系统具有广阔的应用前景。
首先，柔性交流输电系统可以提高电网的可靠性和稳定性，防止过载和断电等问题的发生，有助于保障电网的稳定供电。
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3）太阳能发电中的功率调节技术
(PC，Power conditioning)
4）静止励磁系统
(SE，Static Exciting)
5) 新的发电方式
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2、输电环节的柔性化技术
1）高压直流输电(HVDC，High Voltage DC)
7)配电系统用超导储能(D-SMES Distribution-SMES)
8)不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)
9)统一电能质量调节器(UPQR，Uniform Power Quality
Regulator)
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(4)用电设备的柔性化技术。 1)电动机的变频调速
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第一章 电力系统的柔性化技术
第一节：电力系统特点以及柔性化的必要性 1 柔性电力技术的定义：柔性和非柔性
基于电力电子技术在电能的产生，输送与应用各个环 节对电能的质量进和形态进行快速、精确控制的技术。柔 性电力技术实施的核心是电力电子技术。 提出者：美国电力科学研究院的学者Narain Hingorani
定 ④ 供电模式单一。 ⑤ 电能质量控制主要以静态调节为主。 ⑥ 用电负荷电能利用调节性能较差，电能利
用率较低。
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1.3 柔性电力技术的概念、分类和应用示例
1、发电领域中的柔性化技术
1）可变速抽水储能技术
(ASPS，Adjustable Speed Pump storage)
2）风力发电中的双馈感应发电技术
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1.4 电力电子器件的基本特性与发展 1、按控制方式分类： (1)不可控器件。 (2)半控器件。 (3)全控器件。 2、典型器件
(1)功率二极管
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(2)晶闸管 (3)光触发晶闸管(LTT，Light-triggered Thyristor)。
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1) LTT 不需要高电位逻辑电路和BOD 保护触发电路, 因此采用 LTT 的SVC 阀塔的元器件数量将减少近7 000 个, 故障率将下降, 可靠性将提高。 2) LTT 无须辅助电源以给与晶闸管等电位的触发回路提供电源, 所以交流系统电压降和外部故障( 如直流陷落) 对LTT 的影响很小。 3) 与晶闸管等电位的门极驱动单元取消后,模块接线被简化, 局部 放电和电磁干扰的可能性大 为降低, 设备投运后维护工作发生意外故障的可能性大为降低, LTT 晶闸管阀塔可获得更高的可靠性。 4) 将过电压保护功能集成到LTT 的晶闸管硅片之中, 减少了对匹 配特性的要求, 使得保护具备对外界影响固有的安全特性。 5) 阀塔无须预充电即可启动。 缺点：LTT需很高的光灵敏度，以适应远距离控制和长寿命发光管 的实际要求。
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线路的功率传输特性
（只考虑在功率传输分析中起主导作用的电感参数）
缺点：改变潮流的局限性
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(4)负荷 电压、频率调节特性较差，即负荷从系
统取用的功率随系统电压、频率的波动而 发生变化.
这对于电力系统的稳定运行往往是有利 的，但对用电设备的稳定运行则是不利的。
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(5)传统电力系统在可控特性方面的主要特点： ① 电能不平衡影响系统运行的稳定性。 ② 各发电机组间必须严格保持同步。 ③ 电力系统网络中的潮流只能由系统阻抗决
2 电力系统的目标
(1)可控性好，形式多样的发电系统。 (2)潮流可控，安全稳定的输电系统。 (3)模式多样、质量可控的配电系统。 (4)调节性好、高效节能的用电系统。
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3 传统电力系统的构成与特点 电力系统是为电能的产生、输送、分配与
应用而构建成的人工系统。依据电能的流 程可划分为发电、输电、配电和用电四个 组成部分。
(D-SVG，Distribution Static Var Generator)。
3）有源电力滤波器(APF，Active Power Filter)
4）固态断路器(SCB，Solid-state Circuit Breaker)
5）轻型直流输电.(HVDC-Light)。
6)动态电压调节器(DVR，Dynamic Voltage Regulator)
(VFD，Variable Frequency Drive)
2)中频感应加热
(MFIH，Medium Frequency Induction Heating)
3)电力电子镇流器
(EB，Electronic Ballast)
4）开关电源
(SMPS，Switch Mode Power supplies)
Controller)
6）大容量超导储能系统。（SEMS，Super-
Conducting Magnetic 精E品n课e件rgy Storage)
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3、配电网中的柔性化技术。
1）配网静止无功补偿器
(D-SVC，Distribution Static Var Compensator)
2) 配网静止无功补偿发生器
2）静止无功补偿（SVC，Static Var
Compensator）
STATCOM
又称
3）静止无功发生器（SVG，Static Var
Generator)
4) 可控串联补偿设备(TCSC：Thyristor
Controlled Series Compensator)
5）统一潮流控制器（UPFC Uniform Power Flow
柔性电力技术
—电力电子技术在电力系统中的应用
主讲：刘兴华
山东农业大学 机电学院
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课程内容
• 第一章 电力系统的柔性化技术 • 第二章 电力变换电路与控制 • 第三章 发电领域的电力电子技术 • 第四章 直流输电技术 • 第五章 输电系统柔性并联补偿 • 第六章 输电系统柔性串联及混合补偿 • 第七章 柔性化用电与负荷特性
传统电力系统的构成主要包括：发电机、 变压器、传输线、电缆、电容器组、直接 实现电能转换的用电设备及保护与控制设 备。
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单机无穷大系统,以空载电动势和同步电抗表示的功角关系:
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变压器的有载调压开关可具有调节高压线路无功潮流的作用。
(3）架空输电线路 4个参数：
✓ 由导体电阻率引起的串联电阻R， ✓ 由相与地之间漏电流引起的并联电导G， ✓ 由导体周围磁场引起的串联电感L， ✓ 由导体之间的电场引起的并联电容C。