市场调研机构公司关于电能质量市场销售情况的报告(共30页)

1、市场(shchng)调研机构公司关于主要产品市场销售情况的报告（如市场整体需求与供给状况、产品市场的地域分布和市场占有率的资料等）市场占有率 高铁行业(hngy)市场占有率 60% 地铁(dti)行业市场占有率 50% 机场行业市场占有率 40% 汽车行业市场占有率40%无功补偿装置第一节 无功补偿装置市场需求现状与前景展望 无功补偿装置的应用前景十分可观，市场规模高速增长。随着我国西电东送、南北互供和全国联网战略的实施，为提高电网输电能力和系统稳定性会因地制宜地采用无功补偿技术；我国电网在不断发展，直流输电工程也在不断增多，在受端电网负荷中心地区也会加大无功补偿技术的应用，以防止系统电压崩溃

2、和直流输电出现连续换相失败。同时，伴随着智能电网的发展和电力市场化，加大无功补偿技术的应用可以增加电网电压和无功的调节能力，降低网损、提高电网运行的经济性。当前，用户对电能质量的要求越来越高，采用无功补偿装置，可以抑制特殊负荷产生的谐波、负序电流、有功和无功冲击等，提高电网的电能质量。另外，电网的技术改造和进步也需要新型动态无功补偿技术，如替代一些老旧调相机等。图10 我国无功补偿设备市场规模情况无功补偿装置目前广泛应用于石油化工、电力系统、冶金钢铁、电气化铁路、城市建设等行业中，为各种异步电动机、变压器、晶闸管变流器、变频器、感应炉、照明设备、电弧炉、电力机车、提升机、冲压机、吊车、电梯、风

3、力发电机、电梯、电焊机、电阻炉、石英熔炼炉等设备提供高质量、高可靠性的无功补偿及滤波的解决方案。第二节 电能质量治理(zhl)领域无功补偿装置需求分析一、电力(dinl)投资的结构性转变为无功补偿带来更多发展机遇随着我国电网建设的投资规模和投资力度不断加大，对电网的技术水平和电压等级等方面的要求也逐渐提高，电网投资已开始呈现由单纯(dnchn)讲求数量和规模的粗放式投资向提高电网输配电效率、优化电能质量、节能降耗等方面转变。国家电力投资既注重将电网投资保持在一个较高水平，也注重提高电网的输配电效率和节能环保，尤其是特高压输电和坚强智能电网的提出，对于输配电行业的设备技术水平和电压等级要求都有了

4、一个结构性的转变。随着未来电力投资的转变，对于适合特高压输电和坚强智能电网建设的输配电和控制设备的需求会保持较高水平，为能够优化电能质量，提高输电效率的高压无功补偿及滤波装置供应商带来了更多的发展机遇。二、加装无功补偿装置是提高输配电效率的最有效手段在电网输配电环节加装无功补偿能够有效地改善电网环境，提高电能质量。由于种种原因，目前我国仍然存在电力部门与用电企业对无功补偿及滤波装置的认识和重视程度不够，责任推诿和产品使用布局不合理等问题。由此所带来的后果则是我国电网无功功率长距离、跨层次、大容量输送，线路损失巨大，导致我国电网线损率长期居高不下。为保证我国经济能够实现平稳快速的持续发展，国家对

5、节能减排的力度不断加大，加装无功补偿装置作为有效的节能手段已经开始引起各方的重视。另外，伴随电气化铁路、冶金等非线性电力负荷的迅速增加，以及整流、变频、家用电器等电力电子设备的广泛应用，电力系统中的谐波含量将大幅度增加，而电力用户对电能质量的要求不断提高，加之未来智能电网的实施，特高压输电线路的建设，都将对电网环境提出更高的要求。作为兼顾改善电能质量、节能减排及电网环境污染治理多重功能的无功补偿及滤波装置，势必将会迎来快速增长的市场需求。三、高压无功补偿设备(shbi)制造业市场前景广阔无功(w n)补偿装置是电网节能、环保和电能质量治理的主力产品，是为电网提供无功支撑治理的重要设备。随着国民

6、经济的不断发展，用电量会越来越大，随之而来的是输电系统在基础建设上必然要加大投入。而通常发电、输电系统的容量要超前国民经济基数发展，所以无功补偿装置的市场前景非常广阔。特别是随着我国交直流特高压输电系统（AC 1000kV、DC800kV）的建设，每条特高压输电线路和每个变电站的无功需求容量将是以前500kV及以下电压等级系统需求的数倍。配合这些特高压输电系统的建设和应用，随之带来的是无功补偿装置的应用将会朝着超高压、大容量、特高压直流滤波电容器装置的应用方向发展，届时会对整个无功补偿和装置生产行业的技术发展起到不可估量的提升和带动作用。总之，从未来我国电网的发展情况来看，高压无功补偿装置市场

7、需求旺盛，未来将保持一个快速的增长期。高压无功补偿装置属于电力系统中一次设备，作用在于提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，而在大系统中，还起到调整电网电压，提高电网稳定性的作用。在我国政府大力倡导节能减排的背景下，在电力系统中利用无功补偿装置提高设备的利用率，充分利用发电机的出力而降低对石化燃料的需求是一种有效的“节能减排”手段。同时(tngsh)未来智能电网及特高压输电线路的建设将为本行业带来巨大的发展机遇。第三节 电能质量治理领域无功补偿装置新产品分析 一、静止同步补偿器（STATCOM）分类按照电路

8、结构、构成基本单元逆变器模块、构成元器件、电压等级4种不同的标准，可以将STATCOM分成不同的类别。具体分类见下表：表7 静止同步补偿器（STATCOM）分类分类依据类别电路结构电压源型电流源型构成基本单元逆变器模块单相桥二电平三相桥二电平三相桥多电平构成元器件GTO型IGBT型IGCT型SCR型GTR型MOSFET型电压等级高压输电网补偿低压配电网补偿资料来源：尚普咨询从理论上可以将STATCOM分为电压源型和电流源型。就其电路结构来说，电压源型STATCOM直流侧并联有大电容，保证在持续充放电或器件换向过程电压不会发生很大的变化，桥侧串联电感，而电流源型STATCOM则是直流侧串联大电感

9、，保证在器件换向或充放电器件电流不会有大的波动，桥侧并联电感。如图所示。图11 电压(diny)源型与电流源型变换的比较在实际应用中，常用的大容量STATCOM采用的基本都是电压源型结构。但是可以将SVG控制为电流源来进行无功(w n)补偿。按构成基本单元逆变器模块，可以将STATCOM分为单相桥二电平，三相桥二电平，三相桥多电平。在大容量高电压等级的应用场合中，往往需要将多个低压小容量变换器通过变压器耦合（即多重化）或采用变压器在交流输入输出侧进行升压或降压，这样会产生耗能、谐波含量大、系统效率低等缺点。而多电平变换器开关器件所承受的电压应力小（如三电平变换器每个开关器件所承受的电压应力是二

10、电平的一半），谐波含量少，损耗降低，因此在大容量场合得到广泛应用和发展。按构成(guchng)元器件，可以将STATCOM分为GTO型，IGBT型，IGCT型，SCR型，GTR型，MOSFET型。基于功率变换的FACTS设备一般都采用全控型器件，主要是在GTO、改进型GTO（IGBT、MTO、ETO等）和（HV）IGBT等器件中选择。按电压等级，可以将STATCOM分为高压输电网补偿和低压配电网补偿。在高压输电网中STATCOM需要通过变压器连接到电网中。在低压配电网中，通过电抗器并联或直接并联电网，即D-STATCOM。D-STATCOM的基本工作原理就是将桥式电路通过电抗器或直接并联在电网

11、上，适当调节电路交流侧输出电压的幅值或相位，或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路系统收获发出满足要求的无功电流，从而实现动态补偿无功的目的。另外可以通过脉宽调制采用特定谐波消除的方法来消除特定谐波。二、静止同步补偿器（STATCOM）控制方式根据控制物理量，STATCOM的控制方式可以分为直接电流控制和间接电流控制。直接电流控制技术就是采用跟踪性PWM控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，直接指令电流的发生，结构简单，电流调节响应快，对扰动的鲁棒性好，但是只适用于中小容量场合，对于大容量场合具有很大的局限性。间接电流控制，是通过STATCOM逆变器交流电压极薄的幅值和相位，来间接控制交流侧

12、电流，简单易实现，但动态性能欠佳，适用于大容量STATCOM。从控制策略上讲可以分为开环控制，闭环控制，以及这两种的混合控制。通常从控制上讲是电压环以及电流环。从控制技术角度来说有PI控制方法，PI逆控制方法，鲁棒自适应控制，递归神经网络自适应，滑模变结构，模糊控制方法。其中鲁棒自适应控制方法，模糊控制系数选择困难；神经网络自适应方法不依赖于系统模型的建立，但实时性不好；滑模变结构线性化困难。在实际应用中还是以传统的PI控制居多。表8 STATCOM的控制方式分类分类依据控制方式控制物理量直接电流控制间接电流控制控制策略开环控制闭环控制混合控制控制技术PI控制方法PI逆控制方法鲁棒自适应控制递

13、归神经网络自适应滑模变结构模糊控制方法三、静止(jngzh)同步补偿器（STATCOM）应用现状由于STATCOM技术含量较高，掌握并应用这一技术的主要有日本(r bn)、美国、德国、英国、中国等国家。STATCOM的应用工程通常具有：在电力半导体器件选用上，绝大多数是基于GTO和IGBT的；在主电路上，大容量高压STATCOM主要采用变压器耦合多重化技术，中低容量和电压的DSATCOM较多采用三电平和/或PWM变换器；基本采用VSC；系统控制目标多样化；大容量STATCOM多采用水冷方式等特点。自第一台大容量STATCOM装置问世以来，全世界已经投入运营的大容量（10MVar及以上）STAT

14、COM工程超过40个，总的可控容量超过6000Mvar。它们有的安装在输电网络中用于潮流控制(kngzh)、无功补偿和提高系统稳定性等，属于FACTS范畴；有的安装在配电和用电网络，用于改善电能质量和提高HYPERLINK /SEARCH/WENZHANG/.HTM t _blank o 供电 供电可靠性，属于用户电力范畴，即用户电力控制器的D-STATCOM。四、静止同步(tngb)补偿器（STATCOM）应用前景静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是

15、补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。与传统的无功补偿装置相比，STATCOM具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛(gungfn)关注和飞速发展。我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长(zngzhng)态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。静止同步补偿器（STATCOM）技术自问世以来得到了飞速的发展，多重化和链式结构应用于大容量STATCOM是国际上广泛关注的技术。大容

16、量高电压的静止同步补偿器仍是今后研究的重点。STATCOM是柔性交流输电系统的核心，有效的无功补偿对电力系统乃至国民经济有着重要的意义。第四节 无功补偿装置技术演变历程与趋势无功补偿98以上通过电容器来进行，也有少量采用同步电动机、调相机。电容器无功补偿技术的演变历程和趋势如下：一、第一阶段根据负载运行情况，补偿柜采用断路器手动投切方式。无功功率补偿完全凭人工实现，补偿效果差，并有过度补偿的危险；二、第二阶段根据无功功率需求，采用接触器自动投切电容器方式，解决了自动无功补偿问题，但仍存在投切瞬间涌流和过电压对电网产生冲击等电能质量问题，并且电容器需要放电时间、接触器不允许频繁投切等问题也导致无

17、功补偿不充分，该技术对电网的瞬间冲击电流达十几倍额定电流，投切时间间隔5分钟以上，适合于稳态的无功补偿需求场合；三、第三阶段在我国广东、江苏等经济发达省份，近年来，采用的复合开关替代接触器方式，投入涌流得到明显抑制，实现单相分补，无功补偿效率得到提高，但不能避免切除过电压对电网电能质量的不良影响，以及仍需电容器充放电时间间隔13分钟。目前运行情况由于谐波问题导致复合开关故障率上升；四、第四阶段抑制谐波的动态无功补偿技术、滤除谐波的静止型动态无功补偿技术，两者均应用电力电子技术解决无功补偿问题，极大提高了无功补偿效率，同时提高了电能质量，是行业技术发展的主流方向，应用DSP技术和瞬时无功功率理论

18、，当前可实现20ms以内快速投入和切除，独特的零过渡技术可以将涌流限制在2倍峰值电流以内，功率因数稳定长时间保持在0.95以上，实现全部分相补偿。五、未来趋势随着智能电网和新能源并网技术的发展和应用，将对无功补偿技术提出更高的要求，无功补偿技术将向采用电力电子大功率器件的动态无级无功补偿技术方向发展，该技术一方面可实现快速的补偿，同时其本身产生的补偿功率不受电网电压跌落影响，应用上主要解决大功率和高电压技术问题，该技术目前尚处于研发试验阶段。谐波(xi b)治理设备第一节 谐波(xi b)治理设备市场需求及市场规模现状一、谐波(xi b)污染的危害随着国内外电力电子技术的发展，大量由电力电子开

19、关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等，故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出，全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发设备误动作，造成重大事故；谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰。因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤

20、为突出，严重影响到各种类大型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业，以及IT和大规模微电子集成电路企业，造成产品报废，生产线停产，生产设备的寿命骤减甚至损坏。谐波使电网中串、并联设备产生谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。谐波对计算机和数控设备具有很大危害，可以影响程序运行，破坏数据，使信息丢失，导致控制系统误动作。谐波能够影响各种电气设备的正常运行，对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化，严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏。二、中国谐波治理现状电力系统中谐波的产生大致有三种来源：（1）来源于发电机

21、。发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致，以及其他一些原因，发电机多少也会产生一些谐波，但一般来说很少；（2）来源于输配电系统。输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器含有铁心，铁心具有磁饱和性，铁心饱和后是非线性的，变压器铁心常工作在磁通密度较高的区段，磁化曲线更陡，更易产生谐波。据统计由电力变压器产生的谐波中，其中的3次谐波电流可达额定电流的15；（3）来源于各种电气设备。主要包括一些电力电子整流设备，变频装置，电弧炉、电石炉，气体放电类电光源等等。据统计，由整流装置产生的谐波占电力系统所有谐波的近40，这是最大的谐波源。针对谐波产生的特点谐波治理的

22、措施主要有以下3种形式：（1）主动治理，即从谐波源出发，使谐波源不产生谐波或降低谐波源产生的谐波；（2）受端治理。即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们的抗谐波干扰能力；（3）被动治理，即外加滤波装置，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流入负载端。目前应用较广的是采用被动治理(zhl)的措施，外加滤波装置。目前主要方式为无源滤波器和有源滤波器，以阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流入负载端。三、谐波治理设备市场(shchng)规模根据国家能源局公布的数据，2013年度我国电网的平均负荷功率为4.38亿kW。电力网络中使用的大量非线性负荷（如逆变器、整流器

23、、变频器、开关电源、电子振流器等），产生了大量的谐波。通过对一些用电负荷的测试表明，冶金(yjn)行业的谐波含量约为3035，化工、制药、建材行业谐波含量约为30左右，民用及办公负荷的谐波含量不低于10。由此估计全部电力负荷中谐波含量应不低于15。按2013年全国用电总量计算有8200万kva以上的谐波功率。这些谐波绝大部分没有得到有效的治理。若按照目前4左右的谐波治理比例，则谐波治理量为920万kva，对应的谐波治理设备市场规模为110.3亿元（治理成本按照1200元/kva测算）。据统计，2009年2013年，我国谐波治理设备的市场规模从35.8亿元上升到110.3亿元，增长近3倍。未来几

24、年谐波治理设备市场仍将持续高速增长，2014年上半年市场规模达到63亿元。2009年2013年的市场规模复合增长率为35左右。图12 我国谐波治理设备市场(shchng)规模情况第二节 有源滤波器市场需求现状(xinzhung)与前景展望 谐波治理设备可分为无源滤波器和有源滤波器。在应用的行业领域中无源滤波装置仍占主导地位，但有源滤波是未来发展的方向。目前地铁行业谐波治理已经主要采用有源滤波装置，对电能质量要求较高的汽车制造(zhzo)、纺织、烟草、油田、电信、精密电子、水处理等行业、以及医院、大型场馆、商务写字楼、大型酒店等公共建筑逐渐的已经有一定规模的应用。未来如石油、化工、冶金、风电场等

25、行业将有巨大的开拓前景。表9 有源滤波器与无源滤波器的比较特性产品无源滤波器有源电力滤波器构造与原理由单调滤波器和高通滤波器组成的装置进行谐波补偿采用电力电子装置进行谐波补偿谐波补偿效果仅对某些次谐波有好的补偿效果好，当谐波成分变化时补偿效果变差不局限于某些次谐波的补偿，而且对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿电网阻抗的影响补偿特性受电网阻抗的影响很大补偿特性不受电网阻抗的影响谐振现象特定频率下，电网阻抗和LC滤波器之间发生并联或串联谐振，从而使谐波电流和电压放大与系统电网无谐振现象虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影

26、响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等技术缺陷，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。作为改善供电质量的一项关键技术，目前有源电力滤波器在日本、美国、德国等发达工业国家已广泛用于国民经济的各个生产部门，并且谐波补偿的次数逐步提高，单机装置的容量也逐步提高，其应用领域正从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。随着科学技术的发展，功率电子元件的成本下降，有源滤波装置对于无源产品具有的技术优势，有源滤波装置一定会在谐波治理上占主导地位的。图13 截止(jizh)至2013年无源(w yun)滤波装置占比截止2013年，无源

27、滤波装置仍占滤波治理市场(shchng)的85左右，有源滤波装置占15，未来无源滤波装置比重将进一步降低，到2016年，预计有源滤波装置与无源滤波装置的比例将达到1：2左右。第三节 有源滤波器发展(fzhn)障碍分析 有源滤波器的应用范围很广，从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业，到煤矿，造纸，化工，玻璃，纺织以及电子和大规模集成电路芯片(xn pin)制造企业，以及IT业所需的大量计算机服务器等，都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行。有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段。国内外生产和研发该产品的公司很少。目前在国内提供有源滤波器销售(xioshu)服务的主要是外资企

28、业，即ABB中国投资有限公司（上海）的低压产品部，芬兰NOKIANCAPACITOR公司，以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构。这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务，而其技术核心的研发，以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成。并且设备的价位很高，给各用户安全高效的生产运行，以及技术革新，新生产线的引进等设置了较大的资金障碍。第四节 谐波治理设备市场竞争格局 技术发展水平的差距，导致了大部分高端电能质量产品市场仍然被外资企业占据，而国内企业则在一些技术含量较低的产品市场上相互竞争。以低压电能质量治理设备为例：低压滤波器，特别是有源电力滤波器市场，80的市场份额被外资企

29、业所占据；而低压无功补偿设备市场上则是大量本土企业的竞争。目前，有源电力滤波行业尚处于市场培育期，竞争格局尚处初级阶段。有源滤波设备市场仍以国外产品为主，ABB、西门子、施耐德等欧美龙头企业占据国内市场主流地位，但因进口产品单价与维保费用极高，国内用户承受能力有限导致有源滤波市场尚未形成。国内一些电气企业正逐步进入有源滤波市场。第五节 谐波治理设备技术水平分析 一、谐波治理技术水平分析 谐波治理技术的演变大致经历了以下几个阶段：（一）第一阶段主要针对高压专线电网中的谐波问题，电弧炉、中频炉等大容量非线性负荷，谐波的治理技术采用无源滤波技术LC 滤波回路，主要通过了解电网线路阻抗，有针对性地设计

30、特征次谐波LC 滤波回路，该技术的谐波滤除率对设计的方案、元器件性能、检测数据有较高的要求，由于公用电网结构复杂，对设计方案和设备的要求更高，当前的滤波回路可以消除70左右的电网谐波。（二）第二阶段采用电容器回路安装电抗器的技术保护补偿电容器来达到抑制谐波的作用，其一般只能最多减少30左右的谐波流入电网，因此该技术不能减少谐波源增加对公用电网所造成的危害。（三）第三阶段随着谐波问题逐渐由专用电网向公用电网转移，有源滤波技术得到了快速发展，成为目前行业技术发展的主流，主要原因在于：一方面，公用电网负载容量普遍较小、数量众多，产生的谐波次数和谐波量波动大，采用无源滤波技术不但不能解决谐波问题而且有

31、可能引起谐振；另一方面，公用电网无功补偿大多采用集中补偿，谐波抑制技术容易造成补偿回路过载，而有源滤波技术从补偿电网中检测出谐波电流和基波无功，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波成分，同时动态补偿基波无功功率，使电网无功功率因数达0.99。有源滤波技术能对频率和幅值都变化的谐波及无功功率进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。清华大学、浙江大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学和华北电力大学等高校相继开展了有源滤波技术的理论研究和实际应用。现在有少数几个企业能生产有源滤波装置，国内企业同类产品容量一般为50A200A，响应时间20ms，可动态滤除

32、225次谐波。二、谐波(xi b)治理设备技术发展趋势工业供电质量要求越来越高、大量分布式发电接入电网、智能电网的建设和发展(fzhn)等因素赋予了谐波治理技术新的发展方向和内容，主要体现在以下6个方面：（1）谐波抑制将在谐波源处进行消除。谐波主动治理技术将会得到越来越多的重视，很多工业负载在进行规划时将采取合适(hsh)的低谐波技术方案，以降低谐波带来的负面影响，以及治理谐波带来的额外成本。（2）中高压谐波抑制技术的进步及应用。目前在我国低压配网（380V）侧的谐波抑制技术已进入工业实用化进程，相关技术逐渐成熟。但在6kV、10kV等中高压配网的谐波治理技术的应用研究还须进一步完善，特别是输

33、电系统的谐波抑制技术。（3）谐波抑制技术的工业化进程。谐波抑制技术的核心是电力电子器件的控制技术，而电力电子器件的安全和可靠运行是先进谐波抑制装置工作的前提。由于工业现场环境恶劣，功率开关器件工作频率较高，电力电子器件可靠性的分析变得较为复杂。因此，电力电子装置在工业应用中的可靠性及其抗干扰设计方法值得进一步深入研究。（4）高次谐波抑制技术。由于有源电力滤波器输出频率带宽的限制，目前高次谐波抑制技术主要采用无源电力滤波器进行滤除。在PWM整流方式的工业场合（如高速铁路牵引供电系统），开关频率整数次及其他高次谐波含量较突出，容易引起谐振现象。由此带来高次谐波的有源抑制技术的研究。（5）新能源分布

34、式发电带来的谐波污染。随着新能源分布式发电系统的建设与发展，在一定程度上缓解了负荷快速增长给集中发电机组建设的压力，同时也给电网的运行和调度及电能质量带来了一些影响，太阳能、风能分布式发电系统的谐波分布特性及其谐波治理技术有待深入探讨。（6）谐波抑制技术与智能电网。智能电网已被提升到国家能源战略高度，电能质量及电能可靠性作为智能电网的重要内容，谐波治理技术在智能电网中将大有作为，智能电网中的谐波抑制新技术值得深入研究与创新。小结：（1）谐波抑制技术的基础理论已形成，谐波抑制领域涌现了众多理论成果。拓扑结构、建模分析、谐波检测、控制方法、系统参数设计、稳定性分析等方面已取得了丰富的理论成果，为谐

35、波抑制技术的实用化奠定了良好的基础；（2）加强谐波治理技术装备化进程。当前先进谐波治理技术应用仅侧重于配电网低压系统，中高压系统的有源滤波谐波治理装置的工程应用有待进一步推动和发展；（3）新时期出现新的谐波(xi b)抑制问题，需要多学科知识交叉融合。电力电子技术的进步与发展，将出现新的谐波源，则新的谐波抑制技术有待于挖掘。分布式发电系统的谐波、智能电网的谐波问题等需要深入研究，谐波抑制技术需要多学科知识交叉融合，发现与研究新的谐波治理理论与技术。动态消谐补偿(bchng)综合电力成套设备第一节 动态消谐补偿综合电力成套设备(chn to sh bi)市场需求现状 一、动态消谐补偿综合电力成套

36、设备(chn to sh bi)市场需求规模 2009年之前，我国动态消谐补偿综合电力成套设备市场较小，近年以来，该市场高速发展，2011年市场规模达到20.4亿元，创下历年来最高同比增长记录125.64。到2013年，该市场规模达到27.6，2014年上半年该市场规模13.4亿元，与2013年同期持平。图14 国动态消谐补偿综合电力成套设备市场规模二、动态消谐补偿综合电力成套设备市场需求前景 通过谐波治理设备、动态无功补偿设备与电力成套设备的有机组合，实现电能控制和分配的同时，完成电能的转换，改善电能质量，提高电能的转换效率和节省能耗，应用领域广泛，比较典型的有：住宅小区和电动汽车充电站。住

37、宅小区安装动态消谐补偿综合电力设备对于提高电能质量和节约线路损耗效果显著：能够使得谐波电流总畸变率从25降低至10，无功功率因数从0.89动态补偿到0.98以上；谐波的大量存在使得谐波无功约占总无功需求的1/3，谐波的集肤效应和谐波阻抗的成倍增加又导致线路损耗显著增加，约占电网线路损耗的1/3，按照10万平方米小区配置10台800kVA变压器、变压器平均负载为50（考虑季节性和实际居住率等因素）计算，安装动态消谐补偿综合电力设备后，该小区每年可节约用电27.8万度。电动汽车的使用是智能电网中削峰填谷的一种手段和减少碳排放的一种措施，在充电器将交流电转化为直流电的充电过程中，由于电流很大会引起谐

38、波和无功的问题，只有进行谐波治理和无功补偿才能保证充电站的使用安全并且不影响同一电网中其他用户的正常用电。目前，动态消谐补偿综合电力设备已经在唐山站、扬州站和大连站等10多个已建成的电动汽车充电站中投入使用。第二节 其它电能质量(zhling)治理设备市场分析 一、动态电压恢复器（DVR）市场与技术(jsh)分析 动态电压恢复器（DVR）是目前保证对敏感(mngn)负荷供电质量非常有效的串联补偿装置，是DFACTS家族中的重要成员之一。该装置能在毫秒级内将电压跌落补偿至正常值，是抑制动态电压干扰的有效补偿装置。它主要由储能单元、DC/AC逆变器模块、连接变压器等部分组成。决定DVR成本的是补偿

39、电压的最大值和负荷电流，而该值可根据用户电压跌落统计数据确定；逆变器模块一般采用由IGBT构成三相全桥结构，采用PWM调制方式，这种结构控制灵活，便于分相补偿。目前DVR的最大容量已达8MVA，在消除电压跌落、提高大型综合性敏感工业负荷的供电质量方面有显著的效果。动态电压恢复器（DVR）串联于电源与敏感负荷之间，负荷正常运行时DVR被旁路，由系统提供电压；当发生电压凹陷时，DVR可以在ms级内，对电压凹陷进行有效补偿。由于DVR只在电压凹陷出现时提供负荷满足正常电压所需的功率消耗，所以效率较高，而且其费用低于UPS，CVT，MG等装置，其良好的动态性能和很高的性价比使得它成为治理动态电压问题，

40、特别是电压凹陷的最经济、有效的手段。二、动态电压恢复器（DVR）结构分析典型的DVR装置主电路包括储能装置、逆变器、滤波器和串联变压器四部分。与UPS电源一样，在系统电压出现偏差时，DVR和系统之间必然会进行能量交换，储能装置就是给DVR提供能量的部分，主要有利用大电容储能、利用不/可控整流由电网提供能量、超导储能以及一些其他的储能方式；逆变器通过对储能装置提供的直流电压的逆变产生系统所需补偿电压，实践证明不同结构的逆变器具有各自的优缺点，如桥式逆变器普遍存在桥臂直通的问题，而推挽式的逆变器不存在桥臂直通的问题，且于低输入电压时，在输出功率相同的情况下开关损耗较小，适用于低压输入的大功率变换器

41、。另外，目前研究热点之一的三相四桥臂逆变器，是在三相桥式逆变器的基础上增加一个桥臂，用以形成输出中点，减小不平衡负载时三相输出的不对称度。但是，对这种逆变器的控制相对比较复杂；滤波器的作用是消除由逆变器产生的高次谐波，使系统所需补偿电压尽量“纯净”。所以，滤波器的位置选择在滤波器性能的考虑范围之内。不同位置安装会出现不同效果，如在逆变器的输出侧，这时最接近谐波源，使其能更有效地改善谐波问题；也可以选择利用串联变压器的电感线圈与滤波电容一起构成滤波器，此时可以节省元器件。但是，同时会增加串联变压器的容量；输出端的串联变压器是DVR与系统的耦合部分，一般采用串联的形式。图15 典型(dinxng)

42、DVR结构图由此可知，当DVR的检测控制电路检测到系统电压发生畸变(jbin)（主要是电压凹陷和电压上升）时，就会控制储能装置提供所需补偿的直流电压，经过逆变器获得所需的补偿电压波形，再通过串联变压器补偿系统电压，使负载稳定运行。三、动态电压恢复器（DVR）发展(fzhn)概况 西屋公司（Westinghouse Electric Corporation）在Duke电力公司位于南加州安德森的12.47kV变电站安装了第一台DVR，用于解决一家自动化纺织厂的供电电压问题。随后ABB公司研制的22KV/4MVA DVR也成功地应用于半导体生产厂的故障电压恢复。ABB还推出了基于IGCT的DVR。S

43、IEMENS公司也在动态电压恢复器的研制上处于先进水平，不仅开发了用于中等电压等级的DVR，还开发了用于大功率负荷的多模块动态电压恢复器以及架空DVR PM（Platform-Mounted DVR）系统。除了上述的动态电压恢复器实例，世界上还有很多厂家和研究机构正在研制各自的DVR，如Cutler-Hammer，美国威斯康星大学等。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所也已经独立研制了一台10kVA/380V的三相DVR样机，实验结果表明该样机性能优越，不仅能有效地解决系统的动态电压质量问题，例如电压跌落、闪变等，还能解决一些稳态的电压质量问题，如三相电压不平衡、谐波等。四、动态电压恢复器（

44、DVR）应用现状动态电压调节器可以串联安装在计算中心，服务器与系统电源之间，防止系统电压干扰造成计算机与服务器故障造成数据丢失，提高计算机系统的安全可靠性。动态电压调节器可以串联在敏感负荷与系统电源之间，防止系统电压干扰造成敏感负荷工作异常：如半导体工厂供电电源与用电负荷之间，防止系统电压波动，跌落和闪变造成半导体工厂产生大量废品及巨大的经济损失。一切UPS应用的场合，动态电压调节器具有良好的动态电压补偿能力，性能价格比高于UPS，是提高负荷侧电压质量的有效手段。小容量单相动态电压调节器可以应用于家庭，起到稳压器的作用，同时成本低，具有广大的市场。五、动态电压恢复器（DVR）技术研究(ynji

45、)情况世界范围内动态电压恢复器研制(ynzh)热潮的兴起，说明了具有优异动态特性的DVR技术在提高电能质量方面可以起到重要的作用。目前关于DVR的研究主要(zhyo)集中以下几个方面：（1）对DVR装置拓扑结构、储能单元、逆变器及开关器件的研究拓扑及储能方面的研究以解决储能单元容量与补偿能力之间的矛盾为主要研究内容，力求以相对较小的储能单元容量补偿相对较长时间的电压凹陷。一个可连续运行的动态电压恢复器的结构原理为直流储能单元由整流电路从电网直接获取能量，使得储能单元容量可以不受元件限制而长时间的给系统提供直流电压。另外，储能单元的介质选取也是DVR的研究内容之一。目前，新型的储能元件的问世也为

46、DVR提供了更好的储能能力。但是，具体使用问题及配合问题仍需进一步加以研究解决。比如，利用SMES、超级电容和铅酸电池等作为DVR的储能单元的实验结果令人满意，同时也为更大容量的DVR设备提供设计参考。（2）对输出侧滤波器的研究因为在引入串联变压器的情况下，滤波器的位置将对DVR的性能带来影响，所以这方面的研究通过对在不同位置安装滤波器的滤波策略的比较来得到安装的、最佳最经济的位置。（3）对串联变压器的研究这部分的研究内容主要是变压器的容量大小、变比的选择以及如何在系统中设计经济有效的变压器的方法。（4）对控制策略的研究这方面主要研究有两方面内容：一是研究逆变器的结构和控制策略，用以改善DVR

47、的补偿能力；一是研究DVR的系统控制策略，力求控制策略简单、全面，用以改善DVR的动态性能。（5）对电压检测方法的研究DVR的实时性要求很高，所以在这方面的研究中，不仅要求所提供的检测方法能够准确地检测出电压凹陷；更重要的是要能满足各种应用场合的实时性要求，可以迅速地检测出电压凹陷。（6）对补偿策略的研究在补偿范围相同的情况下，DVR串联侧采取不同的电压补偿策略会对装置的容量以及性能产生很大的影响。如何使得装置的容量尽可能地小、能够更长时间的工作、能有更高的性价比是补偿策略研究目标。经过这十几年的发展，国内外关于动态电压恢复器的理论和实验研究已经取得了长足的进步。但随着新环境、新器件和新的设计

48、方法的涌现，未来仍然存在一些可进一步深入探讨的方面：（1）利用对各扰动成因的深入研究，在DVR的动态特性上进行改进，包括研究检测方法的实时性、可靠性、鲁棒性；简化控制器设计，使其更易于实现；控制策略的简单化；补偿策略的全面化。（2）对DVR投入运行后由于其本身的负载特性对补偿效果的影响、对电网及用户产生的影响应如何分析、控制；另外作为电压型补偿装置，探讨其与电流型补偿装置共同运行的一些具体问题是很有必要的。（3）由于DVR系统串联(chunlin)于系统和负荷之间，在线运行时，其所在线路的负载特性对DVR行为的影响、DVR耐短路故障电流能力、绝缘水平以及对DVR的保护方式和相应的保护策略也需要

49、开展深入细致的研究。（4）对DVR功能的扩展，使其不仅可以改善电压凹陷(oxin)、上升和谐波等电能质量问题，同时也可以对如闪变等其他的电能质量问题进行改善(gishn)和抑制。第三节 固态切换开关（SSTS）市场与技术分析 一、固态切换开关（SSTS）基本原理 传统的SSTS系统由一组电力电子器件组成，可以快速实现电能的传输由一路电源向另一路电源的转换。但是，电力电子器件不是单纯的传导元件，电流的持续流过必然导致大量的能量损耗以及对附加冷却设备的需求，从而致使了综合效率的降低和成产成本的提高。通过该装置控制双路电源馈线向负荷供电时，当其中一路供电电源出现供电异常（电压波动、中断等）时，SST

50、S可在四分之一周波内快速将重要负荷切换至另一路电源，从而保证负荷供电的连续性和可靠性。SSTS的保护措施主要包括过电压保护、过电流保护、负荷短路保护等。过电压保护：当一路电源电压过压在710范围内，且备用电源电压正常时，SSTS执行正常切换操作；当系统过电压超过10时，SSTS转入旁路工作模式，由普通旁路断路器承受过电压，过电压阈值可现场设定。过电流保护：系统将自动切换到旁路模式，满足负载不间断供电，此时系统禁止切换。负荷短路保护：系统实时检测负荷电流及其变化率，以判断是否因本地负荷短路故障造成的供电电压跌落，当本地短路故障时，禁止切换，防止事故扩散。二、固态切换开关（SSTS）应用现状随着科

51、技的进步和社会的发展，基于企业生产的高度自动化和人们生活的高度信息化，社会对于电力行业的依赖程度与日俱增，即使是短时的供电中断都会造成难以估量的经及损失。然而，由于电压的闪变、瞬低，相关系统的扰动，以及管理、运行等各方面的因素，无中断供电的实现依然存在着许多问题。在国际电力行业中，SSTS（固态转换开关）的应用为解决供电质量问题提供了契机。固态切换开关（SSTS）适用于各级变电站、开闭所、配电室、终端负荷等有双路独立电源供电场合。三、固态切换开关（SSTS）技术研究情况应用先进电力电子技术的SSTS采用半导体开关器件，开关速度快，采用先进的切换控制策略，可以在1/4周波之内完成主备电源之间的快

52、速切换，且开关过程中不产生电弧，大大提高了切换速度和开关的使用寿命，满足了重要敏感负荷对供电可靠性的苛刻要求，可全面替代现有的备自投开关，提高石化企业供配电系统抗电网电压扰动的能力，确保用户的正常供电不受影响。对于双路独立电源（一主一备）供电场合，当其中一路供电电源出现供电异常（电压波动、中断等）时，SSTS可在1/4周波内（最短时间1ms）快速将重要负荷切换至备用电源（此备用电源满足正常电压的要求），从而保证负荷供电的连续性和可靠性。电能质量监测设备第一节 电能质量监测必要性与监测方式一、电能质量监测必要性分析随着现代工业技术的发展，电力负荷的种类越来越多，电气化铁道、电弧炉和轧钢机等冲击性

53、、非线性负荷在容量上、数量(shling)上日益增大；整流和逆变装置以及变频调速装置等非线性负荷不断增加，使得电能质量进一步恶化，甚至引发电网事故和生产设备异常，包括用电设备损耗增加，寿命缩短，运行性能下降等。同时，随着计算机技术的发展(fzhn)，大量基于计算机的控制系统和电子设备等敏感负荷的出现和投入又使暂时过电压、瞬态过电压、电压暂降和短时中断等一些以前未被人们所重视的电能质量问题造成(zo chn)的经济损失不断增加。例如，一个半导体芯片厂，几十毫秒的电压暂降就会造成数百上千万元的经济损失。因此，加强电能质量的管理以及开展电能质量普查、监测、研究和治理的工作势在必行。二、电能质量监测方

54、式分析 在计算机技术高度发展的今天，一方面，便携式设备的测试数据可以导入电能质量监测平台，另一方面，同时动用多台电能质量分析仪开展的专项测试越来越多（网络结构动态调整），移动和固定变成了相对概念。就目前开展的电能质量测试来看，可分为以下三类。（一）在线监测使用固定式电能质量监测装置安装于现场。主要适用于大型非线性负荷接入点和电网枢纽变电站电能质量指标的实时监测。（二）普测使用便携式电能质量分析仪对每个监测点开展12天的电能质量测试工作，主要适用于需掌握供电电能质量指标而又不需要连续监测所采用的监测方式，用以确定电网电能质量指标的背景状况、电能质量污染的实际水平。（三）专项监测使用电能质量分析仪

55、（或分析系统）对特定问题进行的测试，主要适用于故障分析；非线性设备接入电网（或改扩建）前后对比；查找电网电能质量污染源；了解某些特殊负载或用户对电网电能质量指标及无功补偿等设备的影响。三、电能质量监测设备的选择 根据监测方式的不同，电能质量监测仪可分为电能质量远程监测仪、便携式多功能电能质量分析仪和手持式谐波分析仪。（一）、电能质量远程监测仪主要功能和特点：连续监测公共供电点的电压偏差、三相电压不平衡度、电压谐波、频率偏差、及用户注入电网的谐波电流和负序电流；电能质量指标超限报警及数据录波；完善的网络通讯功能；实现对供用电方的双向监督和电能质量故障分析与录波。适用监测方式：公共供电点电能质量连

56、续监测；多点监测组成区域电能质量监测网。（二）、便携式多功能电能质量分析仪主要功能和特点：（1）输入通道多，动态范围大，多种触发方式；（2）可以记录分析电能质量全部指标，多种工作方式可选，内存量大；（3）应用窗口宽度可变的FFT，小波变换等先进的数据信号处理方法；（4）良好的软件平台，具备二次开发能力；（5）丰富的软件功能和方便的操作界面。适用监测方式(fngsh)：专项测试，干扰源设备介入电网（或容量变化）前后的监测；滤波装置调试及功能评估测试；科学研究测试；现场定时测试。（三）、手持式谐波分析仪主要功能和特点：（1）单相电压、电流输入；（2）测试分析电压，电流的基波有效值，真有效值，250

57、次谐波，有功功率，功率因数；（3）波形存储，回放(hu fn)，通讯接口及软件。适用监测(jin c)方式：现场定期检验，非线形电力设备调试。选择电力质量分析仪器时除了应注意仪器的仪器的技术参数和性能以外，还应注意以下几点：一些用户过于注重功能和价格两个因素，购买价格降下来了，但是由于可靠性太差，经常出故障造成维修费用大幅度上升，因此在技术性能中，要注意仪器长期运行的可靠性和运行成本。仪器的安全性能应是仪器性能中的第一重要因素，否则会造成重大事故，这里要特别注意电压、电流各输入回路之间及输入端子与仪器外壳之间绝缘电阻要大于20M，这是用户最容易忽略的指标。有些制造厂家为了降低制造成本，在电压输

58、入端不使用高精度、宽频带的电压隔离模块，使仪器绝缘性能不能满足要求，影响仪器使用的安全性这是用户在选用仪表时要特别注意的。结构与外观、功能、技术性能、服务、资信度五个评价因素。如何判定电能质量监测仪器的优劣，要综合考虑以上五个因素，没有一定标准。例如便携式仪表可能结构与外观很重要，实验室仪器对技术性能要求，工程上使用仪器读可靠性和服务及资信度要求更高些。第二节 电能质量监测设备市场需求现状与前景展望 一、电能质量监测设备市场需求现状电能质量监测分为非在线监测和在线监测两种方式，非在线监测采用便携式测试仪，不定期对所关注的某些点进行测试，这种方式投资小、较灵活，但存在明显的局限性，如：实时性不强

59、、监测指标少、缺乏决策判断的依据、工作量大、效率低等。在线监测由于具有技术先进，可以通过计算机实现连续、远程监测，能够对电能质量指标超限报警、数据录取、电能质量故障分析预报等诸多功能而被广泛使用。目前，国内供电企业对电网电能质量的关注程度远高于用电企业和发电企业。这一方面由我国电力系统的实际情况决定；但另一方面，国家电力市场化改革进程的相对缓慢和广大用电企业在供电企业面前的弱势地位和维权意识不高也是主要原因。国内供电企业最初的电能质量监测工作也是从使用便携式仪器进行普查开始的，电能质量在线监测工作起步较晚但发展迅速，也涌现了一批从事在线式电能质量在线监测产品研发生产的企业。一些电能质量监测工作

60、开展较好的省份都已经从最初的使用便携式检测仪器对电网电能质量进行检测过渡到了分批次、分步骤建设电能质量在线监测网络。由于许多工作尚处于摸索阶段，我国各省的电能质量在线监测系统平台的构建方式和功能实现也有所不同，前置监测终端装置、地区级监测网络服务器、省级监测系统平台的三级式电能质量在线监测网络构架是目前应用最为广泛和合理的一种方案。在这种方案下，既能够保证各省电力公司电能质量监测管理工作的统一性和便利性，又能够最大限度地融合多个厂家的产品进来，而且监测数据的分级存储也缓解了各级服务器的存储压力。二、电能质量监测设备(shbi)市场规模现状 从整体市场情况来看，目前国内电能质量监测市场规模还相对