电力电子技术在电力系统中的应用

1、编号： 商丘工学院毕业论文（设计）题目：电力电子技术在电力系统中的应用院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 班 级： 机电一体化6班 姓 名： 臧猛猛 指导老师： 刘 琳 成 绩： 日期： 年 月 日摘 要电力电子技术是电工技术中的新技术，是电力与电子技术（强电和弱电技术）的融合，已在国民经济中发挥着巨大作用，对未来输电系统性能将产生巨大影响。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用的是现代电力电子技术的具体应用。 当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源

2、技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。目前电力电子技术的应用已涉及电力系统的各个方面，包括发电环节、输配电系统、储能系统等等。关键词：电力电子技术 变速恒频 高压直流输电 光伏发电 目录摘 要I目录II第一章 发电环节11.1大型发电机的静止励磁控制11.2水力、风力发电机的变速恒频励磁11.3发电厂风机水泵的变频调速21.4太阳能发电控制系统4第二章 输电环节122.1柔性交流输电技术（FACTS）122.2高压直流输电技术（HVDC）122.3静止无功补偿器（SVC）13第三章 配电环节14第四章 储能装置154.1储能电站（配合光伏并网发电应用）详细方案154.1.1系

3、统架构154.1.2储能子系统164.2储能电池组164.2.1电池选型原则164.2.2 主要电池类型比较174.3建议方案18第五章 其他应用195.1同步开断技术195.2直流电源195.3不间断电源（UPS）和各种ACDC、DCAC开关电源195.4各种频率的全固态化交流电源19总结20参考文献21第一章 发电环节电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。1.1大型发电机的静止励磁控制静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的

4、快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。据江西省政府介绍，15直驱永磁变速恒频风电机组是由江西麦德风能有限公司研究开发，与其他类型风电机组，具有发电效率高等优势。同时，作为江西首家大型风电机

5、组制造企业，江西麦德风能有限公司已建成中国第一个兆瓦级低速风力发电机全功率试验中心。 随着各地不断加大能源结构调整力度，推行节能减排，风电作为清洁能源正越来越受到人们的青睐。据了解，“十一五”期间，中国每年需要4000多台15风电机组。但目前中国自产量只有1000多台，能够批量生产的企业也只有三四家。江西麦德风能股份有限公司将总投资10亿元，形成年产800台15直驱永磁变速恒频风电机组产业化规模，目前已完成首期投资38亿元。1.3发电厂风机水泵的变频调速发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节

6、能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。图一是国电南京自动化股份有限公司设计使用的三电平大容量高压变频器的主电路，逆变部分使用了新型功率半导体器件IGCT，其内部集成有反并联续流二极管；为了减小对电网的冲击，整流电路采用12脉冲二极管整流结构；该拓扑还示出了整流阻容吸收电路、保护用IGCT电路和di/dt限制电路等单元。图1 国电南京自动化股份有限公司的三电平大容量高压变频器主电路以图1为例对三电平变频器工作原理做说明（3）。其逆变桥每相均有三个基本电平，以U相为例有下面

7、三个开关模态：开关模态1、当Su1、Su2导通，Su3、Su4关断时，U相电平为|Vc1|。此时Su3、Su4共同承受|Vc1|Vc2|的电压，由于Su3、Su4具有相同的电气参数，它们各自承受的电压为（|Vc1|Vc2|）/2，钳位二极管Du1承受的电压为|Vc1|，Du1承受的电压为|Vc2|（|Vc1|Vc2|）/2（|Vc2|Vc1|）/2。开关模态2、当Su3、Su4导通，Su1、Su2关断时，U相电平为|Vc2|。此时Su1、Su2共同承受|Vc1|Vc2|的电压，由于Su1、Su2具有相同的电气参数，它们各自承受的电压为（|Vc1|Vc2|）/2，钳位二极管Du2承受的电压为|V

8、c2|，Du1承受的电压为（|Vc1|Vc2|）/2|Vc2|（|Vc1|Vc2|）/2。开关模态3、当Su2、Su3导通，Su1、Su4关断时，U相为0电平。此时Su1承受的电压为|Vc1|， Su4承受的电压为|Vc2|。当U相电流为从直流母线电容流向负载时，Su2、Du1导通，Su3、Du2关断；U相电流为从负载流向直流母线电容时，Su3、Du2导通，Su2、Du1关断，这两种情况下，Su2、Su3、Du1、Du2这四个器件承受的电压均为0。上述三种开关模态分别示于图2、图3和图4。当两个直流母线电容电压完全相同时，即有|Vc1|Vc2|Vdc|/2，则从上面的分析可知，逆变桥每相的三个

9、电平分别为：|Vdc|/2、0、|Vdc|/2，逆变桥线线之间具有五个电平|Vdc|、|Vdc|/2、0、|Vdc|/2、|Vdc|。1.4太阳能发电控制系统开发利用无穷尽的洁净新能源太阳能，是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电，无论是独立系统还是并网系统，通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。日本实施的阳光计划以34kW的户用并网发电系统为主，我国实施的送电到乡工程则以1015kW的独立系统居多，而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂（7.2MW）等。传感器结构该跟踪器的传感器结构见图1。设置一个圆筒形外壳，在

10、圆筒外部东、南、西、北四个方向上分别布置4 只光敏电阻;其中P1、P3 东西对称安装在圆筒的两侧，用来粗略的检测太阳由东往西运动的偏转角度即方位角;P2、P4 南北对称安装在圆筒的两侧，用来粗略检测太阳的视高度即高度角;在圆筒内部，东、南、西、北四个方向上也分别布置4 只光敏电阻，用来精确检测太阳由东往西运动的偏转角度和太阳的视高度。图1 传感器结构示意图立柱转动式跟踪器跟踪器的结构见图2。步进电机1固定在底座上，主轴及其支撑轴承安装在底座上面(主轴相对于底座可以转动)，转动架以及支架固定安装在主轴上，光伏电池、步进电机2 安装在支架上面(光伏电池相对于支架可以转动)，步进电机2 的输出轴连接

11、在光伏电池上。图2 立柱转动式跟踪器示意图当光线发生偏移，控制部分发出控制信号驱动步进电机 1 带动转动架以及固定在转动架上的主轴、支架以及光伏电池转动;同时控制信号驱动步进电机2 带动光伏电池相对与支架转动，通过步进电机1、步进电机2 的共同工作实现对太阳方位角和高度角的跟踪2。MPPT控制器光伏电池的输出功率与它的工作电压有关(U-P曲线一般呈先上升后下降的光滑曲线，中间的某个电压值取得最大功率)，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值。如：在日照强度为1000W/m2 下，U=24V，I=1A;U=30V，I=0.9A;U=36V，I=0.7A;可见30V的电压下输出

12、功率更大。MPPT(最大功率点跟踪)控制器主要功能是:检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳电池阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪 3。图 3为实际应用扰动与观察法来实现最大功率点追踪的示意图。图3 MPPT控制实现示意图扰动电阻 R 和MOSFET 串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动4。同时，光伏电池的输出电流和输出电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光电板输出功率增加，下一周期继续朝同一方向扰动，反之，当太阳能光电板输出功率减

13、少时，表示扰动方向错误，下一周期朝反向扰动，如此反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。系统硬件设计系统的主控制电路在整个设计中占有重要地位，它主要对主回路进行控制，保证 MPPT 算法有效实现，使DC/DC变换保持恒压输出，且与 LCD 的人机接口通信。它还在对蓄电池充放电的控制电路起着重要的作用。首先它对光伏电池功率的有效跟踪，使得蓄电池的充电可以得到最大功率的恒压电流。从而避免了光伏电池能量的浪费。其次，主控制器控制的恒压电流也使设计恒压充电的充放电电路变的容易。系统结构框图如图4所示。图4系统结构框图驱动电路光敏电阻采用的型号为GM5516,亮电阻：5-10 K ，暗电阻

14、：200K 以上。系统通过对4对8路(R1对应图1中的P1,R2对应图1中的P3，R3-R8同理)光敏电阻即时进行A/D采集，将所采集的模拟量转化为数字量，判断方位角和俯仰角的变化，并通过I/O(OUT1-OUT8)给步进电机1个正转或反转脉冲， 控制步进电机转向正确的方向，然后继续进行A/D采集和控制，直到信号差在一定范围之内，此时光伏电池正对太阳。电路示于图5和图6。图5 光敏电阻采集电路图6 步进电机驱动电路步进电机57BYG007，GSP-24RW-046，皆为四相八拍。OUT1、OUT2、OUT3、OUT4依次取高电平，ULN2803(步进电机驱动芯片，集电极输出)的1脚到4脚依次为

15、高电平，这样就给步进电机1(57BYG007)正转一步的脉冲信号，步进电机正转1.8度;反之，OUT4、OUT3、OUT2、OUT1依次取高电平，步进电机反转1.8度，GSP-24RW-046驱动原理与之相同。DC/DC、MPPT电路系统所采用光伏电池正常工作电压10-14V，工作电流1A左右，所采用的蓄电池为12V-7AH，由于 12V的蓄电池一般需要13-15V的电压为之充电，而光伏电池如果不经过DC/DC处理，无法保证为蓄电池稳压充电。因此通过BOOST升压电路将光伏电池电压升高20V(大功率步进电机需要较大电压，此处可以为将来系统升级做准备)，然后降压到14V为蓄电池稳压充电5，电路图

16、如图7所示。图7 DC/DC及MPPT电路图7电路左端为光伏电池，右端输出电压为Uo(图7的Uo为图8的Uin)，我们需要得到右端Uo=20V。首先通过并联50K、10K电阻组成的电路，并对10K电阻两端A/D采集，采集电压Uad1，间接得到蓄电池两端电压Uin=6Uad1;Uo要求为20V, 通过Uo = Uin/(1-D)可计算出需要的D(Q1的占空比),输出控制PWM1波形，由于所采用的大功率MOSFET驱动电压要求15V,所以PWM1需要经过上拉电压15V和光耦开关组合后对Q1控制，不是简单的控制Q1。通过R5、R6组成的电路采集R6两端电压Uad2，间接得到Uo=6 Uad2，将Uo

17、与20V比较，即时调整实际的D，使得D=D-D或D=D+D(D取PMW脉冲周期的5%)，然后延时、采集、判断，直到得到精确的占空比D，能够准确输出电压Uo=20V。在输出电压基本稳定的基础上，设置Q4的PWM2，改变R7扰动电阻的占空比，来改变输出电流，通过对R8两端电压的A/D采集，采集电压Uad3，得到电路总电流I=Uad3/R8,因此得到太阳能电池输出总功率P=UinI(因为电路是电流连续工作，电感上的纹波电流可以小到接近平滑的直流电流，C1电流可忽略，甚至电容C1可除去，且光伏电池左端的采集电阻相当大，电流极小，亦可忽略)，改变光伏电池即时输出实际功率，来实现MPPT。蓄电池充放电控制

18、电路白天，光伏电池需要为蓄电池充电，以便蓄电池能够晚间对负载(路灯)供电，并且步进电机的工作电能也需要由光伏电池提供(若光伏电池的功率不足以带动电机，说明日照极差，无需转动电机)，ARM板必须连续供电，白天由光伏电池供电，夜间由蓄电池供电，这一套充放电控制电路需要用到2个继电器，一个是控制蓄电池充电和放电，另一个控制ARM板的工作电压由光伏电池提供还是蓄电池提供，电路如图8所示。图8 蓄电池充放电控制电路电路右端Uin=20V作为输入电压， 通过BUCK降压电路将电压降到14V为蓄电池充电，Uo=UinD,要得到14V电压，设置Q2的占空比为70%。白天：2个继电器皆为常开状态A,光伏电池为步

19、进电机和ARM供电(采用7805稳压管降压到5V)，并为蓄电池充电，蓄电池正极接反相截至二极管，保证充电同时不放电。夜间(或日照极差，由光敏电阻判断)：继电器1、2被吸合到B,步进电机停止工作，蓄电池为ARM供电，并带动负载(路灯)工作。系统软件设计本系统主要的控制作用都是由主控制软件实现的，主要包括：A/D模块，DC/DC 模块，MPPT 及蓄电池充放电控制等。系统重点在硬件设计，软件设计相对较简单，主程序流程图如图 9所示。图9 主程序及主控后台程序流程图整个系统以ARM LPC2131 为核心对 DC/DC、 MPPT、蓄电池组充放电进行控制，采用最大功率点的跟踪，使光伏电池工作在最佳状

20、态，使光伏电池的实际转换率由10% 提高到30%。系统通过自动跟踪测试，达到预期的性能指标，控制精度高，已由公司制作成品，并计划批量生产。它的制作简单、成本低、实用性强，这对于我国广阔的太阳能资源丰富地区，有着非常广阔的应用前景。第二章 输电环节2.1柔性交流输电技术（FACTS）柔性的交流输电技术是上世纪八十年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。柔性交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合，以实现对电力系统电压、参数（如线路阻抗）、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带

21、负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速柔性连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了柔性交流输电这项新技术的发展和应用。到目前，FACTS控制器已有数十种，按其安装位置可分为发电型、输电型和供电型3大类，但共同的功能都是通过快速、精确、有效地控制电力系统中一个或几个变量（如电压、功率、阻抗、短路电流、励磁电流等），从而增强交流输电或电网的运行性能。已应用的FACTS控制器有静止无功补偿器（SVC）、静止调相机（STATCON）、静止快速励磁器（PSS）、串联补

22、偿器（SSSC）等。近年来，柔性交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。国内也对FACTS进行了深入的研究和开发，每年都有数篇论文发表，但是具有自主知识产权的FACTS设备只有清华大学和河南省电力公司联合开发的20Mvar新型静止无功发生器（ASVG）2.2高压直流输电技术（HVDC）1970年世界上第一项晶闸管换流阀试验工程在瑞典建成，取代了原有的汞弧阀换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。新一代HVDC技术采用GTO、IGBT等可关断器件，以及脉宽调制（PWM）等技术。省去了换流变压器，整个换流

23、站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，由于采用了可关断的电力电子器件，可避免换相失败，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统（海上石油平台、海岛） 供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。目前，全球已建成的直流输电工程超过60项，其中具有代表性的工程有：天生桥广州直流输电工程（2001年）500kV，1800MW，980km三峡常州直流输电工程（2003年）500kV，3000MW，890km三峡广州直流输电工程（2004年）500kV，3000MW，962km近年来，直流输电技术又有新的发展，

24、轻型直流输电采用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题。同时大幅度简化设备，降低造价。世界上第一个采用IGBT构成电压源换流器的轻型直流输电工业性试验工程于1997年投入运行。2.3静止无功补偿器（SVC）SVC是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关，实现快速、频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC可以有不同的回路结构，按控制的对象及控制的方式不同分别称之为晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）或晶闸管控制电抗器（TCR）。我国输电系统五个500kV变电站用的SVC容量在1

25、05170Mvar，均为进口设备，型式为TCR加TSC或机械投切电容器组。国内工业应用的TCR装置大约有20套，容量在1055Mvar，其中一小半为国产设备。低压380V供电系统有各类TSC型国产无功补偿设备在运行，但至今仍没有一套国产的SVC在我国的输变电系统运行。第三章 配电环节配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（CustomPower）技术。用户电力技术（CP）技术和FACTS技术是快速发展的姊妹型新式电力电子技术。采用

26、FACTS的核心是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力;发展CP的目的是在配电系统中加强供电的可靠性和提高供电质量。CP和FACTS的共同基础技术是电力电子技术，各自的控制器在结构和功能上也相同，其差别仅是额定电气值不同，目前二者已逐渐融合于一体，即所谓的DFACTS技术。具有代表性的用户电力技术产品有:动态电压恢复器（DVR），固态断路器（SSCB），故障电流限制器（FCL），统一电能质量调节器（PQC）等。第四章 储能装置4.1储能电站（配合光伏并网发电应用）详细方案4.1.1系统架构大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和

27、备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始， 日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能

28、源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。在本案中，主要介绍光伏并网发电应用，因此，整个系统包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统（BMS）、逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。

29、系统架构图如下：储能电站（配合光伏并网发电应用）架构图a、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对锂电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电； b、智能控制器根据日照强度及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性； c、并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的380V市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。 d、锂电池组在系统中同时起到能量调节和平

30、衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。4.1.2储能子系统目前可以应用于储能电站的可选蓄电池主要有：铅酸蓄电池，锂电池，钠硫电池，全钒液流电池等等。4.2储能电池组4.2.1电池选型原则作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能电池是非常重要的一个部件，必须满足以下要求：1.容易实现多方式组合，满足较高的工作电压和较大工作电流；2.电池容量和性能的可检测和可诊断，使控制系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制；1) 高安全性、可靠性：在正常使用情况下，电池正常使用寿命不低于15年；在极限情况下，

31、即使发生故障也在受控范围，不应该发生爆炸、燃烧等危及电站安全运行的故障；2) 具有良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要求5-10倍的充放电能力；3) 较高的充放电转换效率；4) 易于安装和维护；5) 具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；6) 符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染；4.2.2 主要电池类型比较 1.阀控式铅酸蓄电池 阀控式铅酸蓄电池已有100多年的使用历史，非常成熟。以其材料普遍、价格低廉、性能稳定、安全可靠而得到非常广泛的应用，在已有的储能电站中，铅酸电池依旧被采用。但铅酸电池也有致命的缺点，主要就是循环寿命很低，在100%放电深度

32、（DOD）下，一般为300 600次。其次比能量也较小，需要占用更多的空间，充放电倍率也较低，再者，在电池制造、使用和回收过程中，铅金属对环境的污染不可忽视。2.全钒液流电池全钒液流电池是一种新型的储能电池，其功率取决于电池单体的面积、电堆的层数和电堆的串并联数, 而储能容量取决于电解液容积，两者可独立设计，比较灵活，适于大容量储能，几乎无自放电，循环寿命长。全钒液流电池目前成本非常昂贵，尤其是高功率应用。只有推进产业化，才能大幅度降低成本，另外还要提高全钒液流电池的转换效率和稳定性。3.钠硫电池钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。钠硫电池

33、比能量高，效率高，几乎无自放电，可高功率放电，也可深度放电，是适合功率型应用和能量型应用的电池。但是钠硫储能电池不能过充与过放，需要严格控制电池的充放电状态。钠硫电池中的陶瓷隔膜比较脆，在电池受外力冲击或者机械应力时容易损坏，从而影响电池的寿命，容易发生安全事故。还存在环境影响与废电池处置问题。目前世界范围内仅有日本NGK产品已经成功，国内已有上海硅酸盐研究所研制成功的报道。由于日方原因，中国引进NGK钠硫电池系统一直没有成功。目前应用难度较大。4.磷酸铁锂电池对于锂电池，目前可应用于电力用途的只有磷酸铁锂电池，所以，在此我们所涉及的锂电池仅针对于磷酸铁锂电池。锂离子电池单体输出电压高，工作温

34、度范围宽，比能量高，效率高，自放电率低，在电动汽车和静态储能应用中的研究也得到了开展。初始投资高是影响锂离子电池在静态储能广泛应用的重要因素之一；深度放电将直接降低电池的使用寿命，限制了锂电池在充电源随机性较大的场合的应用；采用过充保护电路或均衡电路，可提高安全性和寿命。目前磷酸铁锂电池由于成本低、安全可靠和高倍率放电性能受到关注。4.3建议方案从初始投资成本来看，锂离子电池有较强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电池未形成产业化，供应渠道受限，较昂贵。从运营和维护成本来看，钠硫需要持续供热，全钒液流电池需要泵进行流体控制，增加了运营成本，而锂电池几乎不需要维护。根据国内外储能电站应用现状和电池特点，建议储能电站电池选型主要为磷酸铁锂电池。第五章 其他应用5.1同步开断技术实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。美国西屋公司已制造出13KV、600A、由GTO元件组成的固态开关，安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到1/3ms，这是一般机械开关无法比拟的。现在，由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”