無(wú)功補償裝置行業(yè)發(fā)展現狀

電力系統中，除了有功功率，還有不對外做功的無(wú)功功率，它用來(lái)維持電路內的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，在電氣設備中建立和維持磁場(chǎng)。無(wú)功功率有感性和容性。電力網(wǎng)中的變壓器和電動(dòng)機根據電磁感應原理工作，電感在一個(gè)周期內吸收和釋放的功率相等，即為感性無(wú)功功率。把電容器接在交流電網(wǎng)中，它在一周期內上半周吸收的和下半周釋放的電功率相等，這就是容性無(wú)功功率。在同一電路中若將電感與電容并接在一起，就能進(jìn)行功率補償，便能夠提高功率因數，減少電網(wǎng)輸送的無(wú)功電流。線(xiàn)路載流減少了，線(xiàn)損也隨之減少。

可見(jiàn)，無(wú)功功率補償技術(shù)對電力系統有著(zhù)重要意義。對電力系統進(jìn)行適當的無(wú)功功率補償，可以起到穩定電網(wǎng)電壓，提高功率因數，減小網(wǎng)絡(luò )有功功率的損耗，提高線(xiàn)路輸電能力，平衡三相功率的作用。

目前，無(wú)功補償技術(shù)的發(fā)展過(guò)程已經(jīng)實(shí)現了從機械結構到電力電子器件的跨越，并且伴隨著(zhù)電力電子器件的制造水平迅速發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，主要經(jīng)歷了從同步調相機→開(kāi)關(guān)投切固定電容→靜止無(wú)功補償器(SVC)→靜止無(wú)功發(fā)生器SVG(STATCOM)的幾個(gè)不同階段。

圖表1：無(wú)功補償技術(shù)發(fā)展階段

不過(guò)，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，尤其是工業(yè)水平日益提高，大量的大型用電設備已經(jīng)投入使用，對電能質(zhì)量的標準越來(lái)越高，以國內現有的無(wú)功補償技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，具體表現如下：

圖表2：無(wú)功補償技術(shù)現狀

現階段，常用的無(wú)功補償裝置主要有發(fā)電機、同步調相機、電容器、靜止無(wú)功補償器以及無(wú)功發(fā)生器等。國內無(wú)功補償裝置中電容器占大部分比重，同步調相機則較少，而無(wú)功靜止補償器占更少的比重。

圖表3：常見(jiàn)的無(wú)功補償裝置

總體而言，國內無(wú)功補償市場(chǎng)發(fā)展極其迅猛，市場(chǎng)規模呈現逐年增長(cháng)態(tài)勢，2016年我國無(wú)功補償規模已近500億元，并呈現出三大特點(diǎn)，即產(chǎn)銷(xiāo)規模逐步擴大、節能減排提供機遇、受益于“中國制造”升級，未來(lái)發(fā)展可期。

圖表4：2010-2017年中國無(wú)功補償裝置市場(chǎng)規模(單位：億元，%)

圖表5：無(wú)功補償裝置行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

無(wú)功補償裝置行業(yè)未來(lái)趨勢

首先，無(wú)功補償能夠有效提高電力系統中電能的利用率，降低損耗。因此，要加強對無(wú)功補償裝置的研究，不斷提高無(wú)功補償的技術(shù)，開(kāi)發(fā)研究出新型的無(wú)功補償裝置，使無(wú)功補償裝置更容易用機器準確操控，補償特性更好，能耗也更少。

其次，控制器和測試儀一體化。在城網(wǎng)改造中，運行單位往往需要在配電變壓器的低壓側同時(shí)加裝無(wú)功補償控制器和配電綜合測試儀，因此提出了無(wú)功補償控制器和配電綜合測試儀的一體化的問(wèn)題。

第三，增強監測系統的速度與準確性。為了能快速準確地檢測系統的無(wú)功參數，提高動(dòng)態(tài)響應時(shí)間，快速投切電容器，以滿(mǎn)足工作條件較惡劣的情況(如大的沖擊負荷或負荷波動(dòng)較頻繁的場(chǎng)合)。隨著(zhù)計算機數字控制技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展，可以在無(wú)功補償中引入一些先進(jìn)的控制方法，如模糊控制等。

第四，將無(wú)功補償技術(shù)用于高壓系統領(lǐng)域。目前無(wú)功補償技術(shù)還主要用于低壓系統，高壓系統由于受到晶閘管耐壓水平的限制，是通過(guò)變壓器接入的，如用于電氣化鐵道牽引變電所等。研制高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償的裝置則具有重要意義，關(guān)鍵問(wèn)題是要解決補償裝置晶閘管和二極管的耐壓，即多個(gè)晶閘管元件串聯(lián)及均壓、觸發(fā)控制的同步性等。

第五，由單一的無(wú)功功率補償到具有濾波以及抑制諧波的功能。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和電力電子產(chǎn)品的推廣應用，供電系統或負荷中含有大量諧波。研制開(kāi)發(fā)兼有無(wú)功補償與電力濾波器雙重優(yōu)點(diǎn)的晶閘管開(kāi)關(guān)濾波器，將成為改善系統功率因數、抑制諧波、穩定系統電壓、改善電能質(zhì)量的有效手段。