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第五届电能质量研讨会第五届电能质量研讨会电能质量科技发展动态分析与展望电能质量科技发展动态分析与展望电能质量科技发展动态分析与展望电能质量科技发展动态分析与展望肖湘宁肖湘宁20102010年年0404月－西安月－西安主题内容一、以现代电力系统的发展趋势为背景，从大电力系统建设、新能源和分布式电源与微网兴起、多样性负荷构成与变化三个方面综合分析电能质量领域的发展动态和研究方向二以欧盟LPQI和美国EPRI在劣质电能成本二、以欧盟-LPQI和美国EPRI在劣质电能成本上的调查结果为依据，介绍电能质量市场和经济性研究结果，分析开展的研究方向济性研究结果，分析开展的研究方向三、简要介绍国内在电能质量控制装置研发进展四、展望与结语NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY一、当代电力系统的电源类型与特性、电网拓扑结构和负荷构成性质正在发生着深刻变化加之电气设备和负荷构成性质正在发生着深刻变化，加之电气设备的敏感性不断增强，引出许多新问题和新概念，使得新一代电力系统也愈加复杂。其中，传统电能质量问题和新的电能质量研究课题已日益引起电气工程界、题和新的电能质量研究课题已日益引起电气工程界、电力用户和电力公司的全面关注。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY1电能质量逐渐形成套知识体系1、电能质量逐渐形成一套知识体系，其理论与方法的研究正在全面深入开展十多年前，当第一本全面论述电能质量的著作问世，提出的第一个问题依然是Whatispowerquality？其理论与方法的研究正在全面深入开展题依然是：Whatispowerquality？；时至今日，全世界已有许多著名学者著书立说，从各个方面研究和讨论电能质量问题；许多国家和团体纷纷成立专门的标准和研究机构，极大地推动了在电能质量的理论与方法、监测与控制、技术与装置、评估与标准等领域科技工作的迅速发展。电能质量已经成为了一个覆盖诸多学科的复杂领域，并逐渐形成了独立的知识体系。在世界经济飞速发展的今天，电能质量领域又出现新的发展趋势、面临着新的机遇与挑战。而现在是：Whotakescareofpowerquality?NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY1）从国内外电能质量相关著作出版的数量之多和涉及的领域之宽可以看出：量多涉领域宽看电能质量正在逐渐形成其理论体系《电力系统电能质量(第3版）》《电力系统谐波分析》《电压暂降与短时间中断》《电力系统电能质量评估》《电能质量扰动的信号处理》《电能质量扰动的信号处理》Powerqualityindicesinliberalizedmarkets《开放市场下的电能质量指标》2008－02－28HandbookofPowerQuality《电能质量手册》2008－04－11PowerQuality:VARCompensationinPowerSystems《电能质量：电力系统无功补偿》2008-08-12PowerqualityinpowersystemsandelectricalmachinesPowerqualityinpowersystemsandelectricalmachines《电能质量与电机》2008-02-15Distributionreliabilityandpowerquality《配电可靠性与电能质量》2008-06NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITYInstantaneouspowertheoryandapplicationtopowerconditioning《瞬时无功功率理论及其在电力调节中的应用》2009-071）国内电能质量相关著作出版显示：近年来在该领域的学术与科技工作活跃，增长迅速并在许多方面展开增长迅速，并在许多方面展开2004年国内出版了第一本电能质量教科书；近5年来编著和翻译出版了约10余部著作。PQ问题已引起国内科技界和工程界极大关注。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITYx1幻灯片6x1xxn,2010/3/30以新近翻译出版的《电能质量手册—HANDBOOKOFPOWERQUALITY》为例说明：电能质量是覆盖诸多领域的系统工程问题，每一个主题都可以写出一部专著。第一章频率变化第二章供电连续性第十三章电能质量监测电能质量基本现象运行中的电能质量第二章供电连续性第三章配电系统电压控制第四章电压暂降和短时间供电中断第五章电压波动与闪变第十四章静态换流器与电能质量第十五章无功功率补偿第十六章分布式发电和电能质量第五章电压波动与闪变第六章电压和电流不平衡第七章电压和电流谐波治理电能质量措施第十七章电力市场第十八章劣质电能的成本第十九章电能质量与电能的合理使用第八章过电压第九章现代电力系统波形分析第十章接地第十一章供电可靠性：配电网结构第十二章供电可靠性：电器与设备第十九章电能质量与电能的合理使用第二十章由ISO标准认识电能质量电能质量市场NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY第十二章供电可靠性：电器与设备电能质量相关配置电能质量市场2）电能质量的理论与方法研究再次掀起高潮电能质量是一个覆盖诸多学科的复杂领域；而科技的发展和社会文明的进步，又赋予了电能质量许多新的内容。例如在电力设备方面:设备的敏感性与免疫力研究装置的电压耐受与过渡能力研究设备制造电力敏感性与免疫力研究；装置的电压耐受与过渡能力研究；设备制造、电力用户与电力部门在标准制定方面的协调等。又如在公用电网的电能质量问题又如在公用电网的电能质量问题方面：典型畸变条件下的功率理论与电能计量方法；电力系统运行状态与电能质量的关系；新能行状态与电能质量的关系；新能源和分布式电源的接入；电压暂降的评估指标与标准；电力系统的经济性与电能质量的市场化操的经济性与电能质量的市场化操作等。近年来，国际知名刊物直接以电能质量为题的论文发表数呈直线NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY能质量为题的论文发表数呈直线上升。在INSPECdatabase收录的电能质量论文数αi在电能质量理论研究方面的典型实例由此引出两个重要理论正弦电线性纯▽▽ui在电能质量理论研究方面的典型实例—畸变波形功率定义Liui1问题：1）在具有开关和电阻的交流电路中，无功功率是如何产生的？电源纯电阻urPF≤1PF=1ipiq其物理解释又如何？2）如何定义非线性电路的功率？I5I7α1ϕ?sin==ϕUIQ0ππ2I5在非正弦不平衡条件下的功率理论研究及定义将影响到电能计量的经济性问题；在电力谐波的功率流向上的重新认识将决定谐波源的定位等NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY定位等3）可能开展的研究方向与课题3）可能开展的研究方向与课题电压暂降的标准制定需要建立在理论与方法研究成果的基础上。尤其对电压暂降的标准制定需要建在理论与方法研究成果的基础上尤其对于电压暂降的三相特征，将影响到产品制造业在设备设计制造中对电压暂降的认识；新能装的接使公电的概念在发生着变化在谐波新能源和FACTS装置的接入使公用电网的概念正在发生着变化；在谐波标准覆盖的频率范围确定上，将从以往40th谐波向更高频率扩展的问题研究；谐波发射和谐波谐振新研究课题；研究；谐波发射和谐波谐振新研究课题；配电变压器经受着多种电力扰动（有功/无功变化、电流不平衡、谐波电流、冲击电流等）对其功率变换过程的分析，在综合扰动指标下变压器过负荷和寿命损失的预估；直流系统对电压尖峰、瞬变和纹波的要求；不久的将来实现直流配电网的可能提出制定直流电能质量标准的想法的可能；提出制定直流电能质量标准的想法；消化吸收和采用IEEE1459-2000关于功率的实用定义和指导准则；提出一种确切的、在物理上有联系的和能被广泛接受的非正弦功率实用定NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY种确物有能被广接非功率实用定义已是当务之急。2电力系统正在发生着深刻变化2、电力系统正在发生着深刻变化，当代电网越来越复杂，新的电能质量问题代不断出现世界能源危机已迫在眉睫，可再生能源利用已成必然趋势。新能源电网正在形成—（亦称第三代电网）自然环境的变化、迫使人类要增强应对和抵御突发灾害的能力新一代电力系统将如何发展—要求输电网更加坚强，配电网灵有信息智型活互动，具有信息化，智慧型…提出分布式电源和微电网结构与主电网相辅相成NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY1）建设大电力系统（BULKPOWERSYSTEM）仍将继续电力系统包括发电机、负载和连接阻抗，是极其独特的自成一体的人造动态系统。任意一点的电压、电流或者阻抗发生变化，都将引起系统其他各点参数的变化将引起系统其他各点参数的变化。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY呼盟中国电网将成为世界上最复杂的交直流互联大电网，国家科技部也提出了建设“坚强智能电网”的长远任务东北宝清宝清哈尔滨吉林乌北变玛纳斯国家科技部也提出了建设“坚强智能电网”的长远任务。如何保障其安全稳定、经济优质运行是极具挑战性的重大课题！华北铁岭阜新本溪准东安西哈密变吐鲁番变西山变东郊变奎屯变霍城变高岭背靠背新疆华北北京东济南蒙西煤电唐山青岛沿海核电西北永登白银张掖晋东南煤电天津石家庄陕北煤电徐州南阳上海华东南京连云港沿海核电西安东西北西宁宝鸡兰州东西藏川渝灵宝背靠背华中雅龙江梯级金华长沙恩施乐山南昌沿海核电重庆温州西藏川渝三峡/葛洲坝台湾沿海核电泉州赣州昆西北罗平天生桥安顺贵阳柳东贺州金安桥水电大朝山水电北郊广州深圳博罗罗洞兴仁图例500千伏交流±500千伏直流750千伏交流NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY南方电网海南平果茂名江门广州深罗洞沿海核电3±800千伏直流发电与装机容量目前均居世界第2位中国正处于全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会新的历发电与装机容量目前均居世界第2位中国正处于全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会新的历史时期，工业化、城镇化进程不断加快，电力需求增长迅速。“十一五”期间年均增长9.6亿kW132亿kW率预计约为10％左右，已达到9亿千瓦，人均电6.8亿kW8.6亿kW13.2亿kW到亿千人均量由500W增长到600W。3.2亿kW3.2亿kW200020102020NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY200020102020特高压电网构建方式东北DC:2.8GW东北华北-华中-华东特高压同步电网是“团状”西北西北华北高压同步电网是团状结构，改变了东北-华北-华中同步电网那种稳定性相对较差的长链西北DC:2.2GW华中华东稳定性相对较差的长链式电网结构，在电网结构上就保证了系统具有DC:3GW较高的安全稳定水平。提出了建立2纵2横的特高压电网任务南方高压电网任务。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY经济发达地电力市场空间大电能质问也突出保障经济发达地区电力市场空间大，电能质量问题也最突出，保障电力系统安全稳定、经济优质运行极具挑战，也是推动电能质量研究的良好机遇！2005年底，京津冀鲁、华中东四省和华东量研究的良好机遇！鲁、华中东四省和华东等地区主要受端电网（13个省区）用电量占全国的55％未来占全国的55％，未来十五年电力需求仍将继续保持快速增长，考虑在建煤电、核电、气电等必要的受端电源及接受西南水电后预计受西南水电后，预计2020年前这些地区新增电力市场空间合计约NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY2.58亿千瓦以上。电力系统运行中3特性与基本任务关系示意图电力安全性（稳定性）电力经济性电力经济性电力充裕性电能质量电能数量系统正常运行电能质量是电力系统运行三要素的必要补充，是电力系统运行状态的具体表现，是现代电力系统NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVE