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2019-08

新能源微电网力促电力改革

一直以来，电改都是老百姓最为关心的话题。能否还原电力商品属性，形成由市场决定电价的机制，也成为社会各界普遍关注的焦点。近日，国家能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》(以下简称《意见》)。该《意见》提出，将推进新能源微电网示范项目建设，各省(区、市)均需上报新能源微电网示范项目。这无疑对当前的电力体制改革起到推动作用。　　新能源微电网是基于局部配电网建设的，风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高新能源电力接入比例，可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，并可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。　　同时，《意见》指出，联网型新能源微电网优先选择在分布式可再生能源渗透率较高或具备多能互补条件的地区建设;独立型(或弱联型)新能源微电网主要用于电网未覆盖的偏远地区、海岛以及仅靠小水电供电的地区，也可以是对送电到乡或无电地区电力建设已经建成但供电能力不足的村级独立光伏电站的改造。　　新能源微电网示范项目建设的目的是探索建立容纳高比例波动性可再生能源电力的发输(配)储用一体化的局域电力系统，探索电力能源服务的新型商业运营模式和新业态，推动更加具有活力的电力市场化创新发展，形成完善的新能源微电网技术体系和管理体制。　　运作更为灵活力促电力改革　　其实，微电网在我国并不是新鲜事物。　　早在“十二五”期间，政府就计划建设30个微电网项目，目前这些项目主要用于解决偏远地区、海岛的用电问题。在未来的微电网里，所有企业和家庭都可以通过分布式能源，参加清洁能源生产，可以在家里屋顶，办公室屋顶，厂房屋顶，住宅周围等建立清洁发电。微电网实际上是把小型电网、分布式能源看成一个整体，跟用户实现有效的互动。本次公布的《意见》也明确提出，微电网将与公共电网建立双向互动关系，灵活参与电力市场交易。　　与传统电网相比，微电网并不以支持集中式的大型火电、水电为主，其电源是分散的，主要是风电、光伏、生物质能等分布式能源，负荷也是分散的，电力以就地消纳为主。由于清洁可再生能源具有不稳定性，无论是联网型微电网还是独立型微电网，都需要遵守“多能互补、自成一体”的原则，将各类分布式能源、储电蓄热(冷)及高效用能技术相结合，通过智能电网及综合能量管理系统，形成以可再生能源为主的高效一体化分布式能源系统。　　国家能源局相关负责人表示，新能源微电网代表了未来能源发展趋势，是推进能源发展及经营管理方式变革的重要载体，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。同时，新能源微电网也是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式，符合电力体制改革的方向，可为新能源创造巨大的发展空间。　　“国家能源局发布关于推进新能源微电网示范项目建设指导意见，指明了关于微网要做什么、做成什么样、让谁做的问题，接下来就是具体怎样执行的问题。微电网无疑也是能源互联概念实施的重要节点，根据测算的储采比来判断，我国面临化石能源匮乏压力不小，对于新能源开发利用内在需求度较高。由于新能源微电网也是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式，也给当前正在实施的电力改革注入了新的活力”。镇江华东电力设备制造厂有限公司项目经理聂光辉对《中国产经新闻》记者说道。　　“新能源微电网需要有强大的电源支撑，因此微电网的建设成本比较高，根据国际上的经验，欧美等国对新能源微电网项目均有不同程度的补贴，但此次发布的《意见》中并没有具体的补贴政策，这就要求微电网有效压缩成本，并且要与公共电网建立双向互动关系，灵活参与电力市场交易，因此微电网将倒逼整个电力行业进行改革，还原电力的商品属性”。中投顾问能源行业研究员宋智晨在接受《中国产经新闻》记者采访时说道。　　中国能源网首席信息官韩晓平在接受媒体采访时指出，微电网在国际上也处于起步阶段，而我国目前的电力体制仍不完全适应微电网发展的创新需求。下一步还需通过电力改革，进一步开放市场，鼓励更多企业参与微电网建设。　　储能产业迎来新契机　　此次《意见》明确针对新能源微电网，通过示范项目建设来探索建立容纳高比例波动性可再生能源电力的发输(配)储用一体化的局域电力系统。就是对间歇性的风力、光伏等清洁能源，配备一定比例的储能系统，提升清洁能源的利用率，降低对输(配)电网的冲击。　　一直以来，光伏发电和风力发电由于较高的波动性，被斥为垃圾电而被电网限制接纳。在之后的大力发展清洁能源的政策指导下，电网基本放开对风光电力的接纳限制，随后带来了光伏和风电的高速增长。但是，这并没有改变风光新能源电力高波动性对电网有冲击影响的隐患，当前普遍地对光伏和风电的限发，也是本质原因之一。　　宋智晨指出，风电、光伏发电等新能源发电热度渐增，所产生的大量电力无法就地消纳，电力的输送就成为关键问题，新能源微电网的提出是“互联网+”在能源领域的创新性应用，有利于我国新能源乃至整个能源整体结构的布局和调整。微电网也是电网配售侧向社会主体放开的方式之一，符合电改的方向，将为新能源的发展创造巨大空间，也将为储能产业带来新的契机。　　对新能源微电网示范项目建设的指导意见，明确将风、光产业与储能产业关联互补起来，不仅为储能产业提供了一个保有量超过100GW的风光市场，也为蓬勃发展的风光产业注入了新的助推剂。　　此次政策探索意义明显，针对新能源微电网运行模式，通过示范项目的申报和建设，推动电力市场化创新发展，形成完善的新能源微电网技术体系和管理体制。　　厦门大学能源经济协同创新中心主任林伯强告诉本报记者，对于分布式可再生能源(风电太阳能)来说，储能技术更为重要。分布式能源主要指建在用户端的能源供应方式，可独立运行或并网运行，按照用户多种能源需求，采用需求应对式设计的新型能源系统。这是可以将资源和环境效益最大化的分散式供能系统。由于可以降低输送环节的损耗，因此可以提高能源利用效率。　　也有专家认为，对于风力发电，如果装机比重在系统比例10%以下，传统技术可以基本保障电网的安全稳定;当风电装机比例超过20%，就需要储能手段来减少波动性与间歇性，避免对电网造成难以承受的冲击。因此，储能技术发展是可再生能源发电大规模并网的必须条件。　　新能源微电网建设将促进储能产业发展，储能系统是联网型和独立型微电网的重要环节，帮助微电网实现能量双向流动。在分布式发电系统中，风电、光伏发电等间歇性能源因其自身波动性和随机性的特点，某种程度上成为制约新能源发展的障碍。储能环节能有效调控电力资源，可以对新能源发电进行削峰填谷和调峰调频，帮助实现其可靠稳定运行。由可再生能源发电产业拉动的国内储能系统(含电池)市场需求于未来5年将累计达到数百亿元规模。　　当前储能产业发展最大的障碍就是价格太高，难以实现经济性。尽管以储能在能量回收、电能质量提升等方面有广阔的工业应用需求，尽管以储能为核心的微电网是未来电网发展的重要方向和组成部分，但在高昂的成本价格之下，储能还是只能在实验项目中慢慢积累。　　而这与光伏产业发展之初所面临的?寰常?绯鲆徽蕖T诔晒ν平?斯夥??档姆比俸徒?街?螅?源⒛懿?档奈蠢凑?咧傅己头龀郑?步?艽蟪潭壬辖杓?夥??档姆⒄咕?椤5鼻笆痉断钅康纳瓯ńㄉ瑁?踩梦颐强吹搅嗽??煜さ囊荒弧　　业内人士指出，微电网是我国储能应用重要的细分市场,推进大规模示范项目建设标志着国内储能市场启动大幕正式拉开。　　业界期盼补贴政策出台　　新能源微电网在未来将得到大量的应用，微电网建设步伐也将加快。新能源微电网与传统电网不同，它主要支持风电、光伏、生物质能等分布式能源，因此对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。同时新能源微电网与传统电网相辅相成，有利于整个电网体系的形成，也更加方便电力改革的推进。　　根据美国调查公司NavigantResearch公司发布的微电网相关技术的市场预测。预计2023年微电网产业覆盖到的市场规模将达到1550亿美元以上。　　SBIEnergy预测到2020年，北美的市场份额将会从74%下降到62%，而亚洲和欧洲的市场份额将分别上升到17%和11%。亚洲市场的增幅最大，而亚洲市场的增长主要来自中国市场。　　前景是美好的，但实现起来难度还是不小。目前，微电网电价成本依旧过高。国家发改委研究院一位专家曾向媒体表示，目前微电网建设的关键是经济性问题，微电网需要有强大的电源来支撑，这必然导致成本增加。　　宋智晨分析认为，目前发展新能源微电网的最大困难是缺乏政策补贴支持。新能源微电网的覆盖范围广，建设周期长，需要大量的资金投入，同时电网建成后投资收益回报期也比较长，因此补贴政策的缺乏会让一部分投资者处于观望状态，社会投资者进入新能源微电网建设的热情无法得到国家政策鼓舞。　　据了解，在美国、日本等地发布的储能鼓励政策中，均包含峰谷电价、阶梯电价、调峰调频电价补贴等细则，而此类细则目前在我国仍为空白。正因为此，在《意见》发布前，业界普遍预期新能源微电网项目将获得补贴。然而《意见》并未提及补贴。这难免让业界感到有些失望。　　我国与微电网相关的政策、法规及技术标准空缺，没有出台扶持鼓励家庭、单位等购买使用微电网电源的政策，缺少允许微电网并网的法规及明确各方责任义务的法律，微电网并网标准远不如传统发电厂并网标准齐全和成熟。　　不过，也有业内人士分析，虽然《意见》没有提到补贴，但对行业来说仍是规范性利好，可以促进新能源消纳，倒逼电改，整体促进新能源行业发展。

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2019-08

动态无功补偿500亿市场待启动

南方电网科研院许树凯日前透露。:“未来将有20条高压输电线路在广州落地，需要60-70套高压动态无功补偿装置。”一套动态无功补偿装置在8000万-9000万左右，如此计算，仅南网覆盖领域高压动态无功补偿装置就有近60亿元的空间。　　业内预计，明年整个动态无功装置的市场规模在500亿元左右。而以利润更丰厚的高压装置为主营的上市公司仅两家，成规模的非上市公司也不足五家。此外，科技部“863”专项计划也将以动态无功补偿装置为代表的电力电子项目列为重点支持项目。　　明年规模或达500亿元　　风电、光伏并网需求增加，但因其不稳定特性威胁着电网的安全，柔性输电系统成为保障电网安全运行的有效手段。动态无功补偿装置是柔性输电系统的核心，能快速有效调节电网的无功功率，抑制电压波动和闪变，使整个电网负荷的潮流分配更趋合理，改善电网质量。　　动态无功装置的特性孕育出巨大的市场空间。分析人士预计，明年成套动态无功装置的市场销售规模预计在505亿元，2006年到2012年复合增长率达到115%左右。该人士指出，随着国网公司和南网公司对特高压输电线路投资的加速，以及风电、光伏等间歇式能源并网需求的增加，未来动态无功装置市场前景广阔。　　尽管存在巨大市场空间，但以此为主营的公司并不多。业内人士介绍，动态无功补偿装置分高压和低压，低压动态无功补偿装置生产厂家较多，比较分散。高压动态无功补偿装置由于技术门槛较高，目前很多国内公司自称能够进行此项业务，但是实际能够进行此项业务的公司并不多!　　上述人士介绍，相对低压动态无功补偿装置，高压装置的控制技术和功率电力电子器件融合的难度增加，融合不好容易造成装置故障。由于技术门槛较高，容量越大的动态无功补偿装置利润也越高。　　核心器件急需国产化　　尽管动态无功补偿装置市场前景广阔，但由于装置售价较高，尤其是大容量装置的售价近亿元，使得该装置在输电线路的实际运用速度低于预期。　　许树凯透露，由于设备的造价太高，加之特高压输电线路没有广泛铺开，因而动态无功补偿装置业务的增长受到一定影响。　　此外，据业内人士介绍，动态无功装置的核心器件均需要从日本、德国等进口，进口器件约占装置成本的70%左右，核心器件能否国产化是动态补偿装置能否广泛应用的关键。　　另据该人士介绍，由于目前少数国家垄断了核心器件的研发技术且不愿意出售，国内企业要走合作开发的道路相对较难，因而核心器件的国产化还需要较长的时间。　　据悉，智能电网“863”计划将电力电子项目列为重点发展对象。在2011年我国智能电网二期规划中，四个电力电子项目有望获得资助资金达到了1200万。据科技部高新技术发展及产业化司能源与交通处处长郑方能介绍，在国家“十二五”能源规划中已经明确，以动态无功装置为代表的电力电子作为重点发展项目

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2019-08

浅谈矿热炉无功补偿与节能

矿热炉是一种高能耗高谐波的电冶炼炉，根据多年的工业炉工艺的了解，为矿热炉的滤波补偿提供丰富的实践经验，有针对性的提出了一套谐波治理与节能方案，滤波通道的组合合理，无功补偿，无频繁投切，运行稳定，安全，使用寿命长，节能效果显著。　　一、前言　　矿热炉在使用中产生大量的谐波，导致电网中的谐波污染非常严重。矿热炉一般由可控硅整流装置提供直流电源。可控硅整流装置会在交流侧产生很大的无功功率和谐波电流，导致电压、电流波形严重畸变，功率因数低，造成进线电流大，变压器利用率降低，能耗增加。谐波还会干扰拉晶控制系统，造成错位、断晶、跳闸，严重影响正常生产。　　矿热炉是一种高能耗的电冶炼炉，具有电阻电弧炉的特性。其功率因数是由炉内电弧及电阻R和电源回路中(包括变压器、短网、集电环及电极)的电阻R和电抗X值的大小来决定。　　COSΦ=(R+R)/　　电阻R电抗X值在矿热炉运行时，一般不变动，它们取决于短网和电极布置的设计和安装。电阻R与运行时短网上各载流部件的电流密度有关，变化较小，但电阻R却是矿热炉运行时决定矿热炉功率因数的主要因数。　　由于矿热炉比其它电冶炼炉的电阻弱，故其功率因数相应地也降低些。除了一般小型矿热炉的自然功率因数能达到0.9以上，而容量在10000KVA以上的中、大型矿热炉的自然功率因数都在0.9以下，矿热炉容量越大，功率因数越低。这是由于大容量矿热炉的变压器感性负载越大，短网越长，电极插入炉料较深增加了短网的电抗，因而降低了矿热炉的功率因数。　　为了减少电网的损耗，提高供电质量，供电局要求用电企业的功率因数要在0.9以上，否则要对用电企业处以高额罚款。同时功率因数偏低，也会降低矿热炉的进线电压，影响电石的冶炼。故目前国内外大容量矿热炉都要加装无功补偿装置，以提高矿热炉的功率因数。　　现在投运的无功补偿装置通常以补偿装置的接入点分为下列两种方式：　　1、补偿装置接入矿热炉变压器高压侧，称高压补偿;　　2、补偿装置接入矿热炉变压器低压侧，称低压补偿;　　二、无功补偿装置　　 　　1、高压补偿　　矿热炉变压器高压侧电压一般为10KV、35KV、或110KV。高压补偿又分两种：一种是直接将补偿装置接于高压侧;另一种是通过补偿变压器接于高压侧。用相应电压等级的补偿装置(包括电力电容器、开关、电抗器、避雷器、保护等成套设备，下同)，直接接入矿热炉变压器高压侧(补偿装置接在矿热炉变压器进线端)，也可以直接在变电站中，单独或集中补偿。其特点是：　　1)设备简单，投资少;　　2)补偿装置出现故障时电流不通过矿热炉变压器;　　3)补偿装置不受矿热炉变压器接线变换及矿热炉其它方面变化的影响。　　2、低压补偿　　2.1原理　　低压补偿是利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置。该装置不仅是无功功率补偿原理的最好体现，还可以使矿热炉的功率因数在较高值运行，降低短网和一次侧的无功消耗，消除3次、5次、7次谐波。调平三相功率，提高变压器的输出能力。控制的重点使三相功率不平衡度下降，达到三相功率相等。使坩锅扩大、热量集中，提高炉面温度，使反应加快，达到提高产品质量、降耗和增产的目的。　　此技术属于将原来成熟的就地补偿技术应用到矿热炉的二次低压侧，由电容器产生的无功功率，通过短线路，一部分通过矿热炉变压器由系统吸收，另一部分补偿矿热炉变压器，短网和电极的无功损失，增加了输入矿热炉的有功功率。同时采用了分相补偿，使矿热炉内三相电极上的有功功率相等，达到提高功率因数，减小三相功率不平衡和改善生产指标的效果。采用低压就地补偿/滤波技术优点：　　1、低压补偿可以提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入，　　2、改善三相不平衡。　　3、降低高次谐波值。　　4、减小变压器及网路附加损耗，可以消除力调电费，节能降耗。　　5、提高矿热炉变压器有功出力，从而提高产量，增加经济效益。　　三、工程实例分析　　现以在铁合金厂安装一套矿热炉低压补偿装置，安装了低压无功补偿效果是明显的。不但实现了高压补偿提高进线电压的、电网功率因数的目标，而且增加了输入矿热炉内的有功功率，达到了矿热炉节能降耗增加产量的、降低生产成本目的，对提高矿热炉经济效益起到实质性作用。根据分析多台安装低压无功补偿装置，矿热炉的生产指标得出：在低压无功补偿装置投用后，电炉变前的功率因数能达到0.90以上，有些甚至达到0.94，矿热炉的功率因数也能有很大的提高。在使一次电流电流降低15A左右的同时，有功功率可提高3000KW左右，节能降耗3%以上，增产10%以上，使矿热炉的运行参数和消耗指标得到很大的改善。　　根据该矿热炉用户所传的数据，和我多年来在此行业总结的经验，所确定的补偿方案如下：　　贵公司有3台10000KVA的单相电炉变压器，根据矿热炉的工作特性和贵公司提供的测量数据，功率因数按0.78计算，预计安装后功率因数达到0.98计算，10000KVA的电炉变压器补偿容量为6000KVAR;谐波电压总畸变率(%)及5次谐波含有率(%)均超过国家标准，根据矿热炉电流变化较快，建议安装低压动态无功补偿装置，能够快速跟踪投切，达到理想的补偿效果。　　最终确定安装目前市场上先进的我生产的低压动态无功补偿装置;即可解决贵公司电炉系统的谐波污染严重及功率因数低的问题。　　3.1动态滤波及无功补偿装置功效　　通过抑制和吸收谐波、杜绝谐振的发生、减少损耗、清洁电网、改善系统用电环境。　　1、不会出现谐振爆炸现象;。　　2、降低配电网的功率损耗、增加电网输电能力、提高设备利用率;　　3、降低用电设备(电机)的能耗，改善运行条件;　　4、保护设备、延长设备寿命、减少维修费用;　　5、节约电能，提高功率因数，功率因数达到0.92以上;　　6、改善电压质量，保证设备正常运行;。　　7、谐波控制在国家标准以内。　　3.2效益分析　　电炉变压器低压侧通过上我的动态滤波及补偿装置，功率因数由原来的0.78左右提高到0.98，这样会使电炉原来的负荷电流大幅度的下降，会减少大量的线路损耗，为企业创造大量的经济效益，以下从几个方面说明产生的效益。　　1)降低变压器的占有率：　　通过动态滤波及无功补偿装置可降低变压器的占有率，扩充变压器容量，充分发挥投资效率，减轻变压器长期长期超负荷的负担，为企业创造了较大的效益。　　电炉变压器的容量为30000KVA，实际运行容量为：30000×115%=34500，低压侧安装动态滤波及无功补偿装置前功率因数为0.78左右，安装后功率因数达到0.98以上。　　安装补偿滤波装置后变压器的电流下降，从而炉变压器容量的占有率也下降，减轻了变压器的负担，延长了变压器的使用寿命，减少了日常维护费用。　　2)电炉变压器通过上我公司的动态滤波及无功补偿装置后线路中的无功电流大大减少，从而大大减少了有功损失，降低了变压器有功损失(铜损)及降低线路损失。线损降低率与变压器铜损降低率是32%，大大节省了线路损失，减少了系统中的有功损失，节省了电能。　　3)治理谐波所产生的效益　　滤除谐波，改善用电环境，提高产品质量，确保了设备正常运行　　当系统存在谐波时：会增大有功损耗。谐波使设备绝缘强度降低，减少设备的使用寿命。谐波是变压器产生噪音的重要来源。谐波会增大变压器，电动机的涡流损失。　　由于集肤效应，谐波会增大线路、变压器的阻值，这样大大增加了线路损耗，给企业造成了浪费。通过谐波治理，给企业创造了经济效益。　　4)改善电压质量　　当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失△U也就减少了。从而稳定了线路电压，提高电压质量。　　5)消除力率电费　　电炉变压器未投用滤波及补偿装置前功率因数平均为0.78左右，功率因数没有达到国家标准。功率因数0.78时罚款比例为6%，通过安装的动态滤波及补偿装置可消除力率电费。功率因数超过0.9，还会产生奖励电费。　　力率电费=(电度电费+基本电费)×6%　　通过以上分析，电炉变压器安装低压动态无功补偿装置所产生的直接节电率为6%左右，还没有计算由于改善了电压质量而延长了设备的使用寿命，减少了设备日常维修费用，提高产品质量，减少投资等间接效益。

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