近日,全球電力技術領軍企業ABB電網事業部,成功為歐洲電力傳輸系統運營商TenneT安裝了ABB全球首臺混合靜止同步補償器(STATCOM)。至此,ABB的解決方案將應用于德國黑森林州的博爾肯變電站,TenneT于今年1月正式啟用了該變電站。
此次應用的新型ABB STATCOM技術,將動態和靜態無功功率補償相結合,減少變電站30%的占地面積,并能助力變電站的平穩運行。該解決方案通過提供無功補償和動態電壓支撐,幫助電網在所需電壓等級下穩定運行,從而加強電網的穩定性。
據了解,為推動能源轉型,德國正在不斷增加可再生能源的比重。數據顯示,2019年,可再生能源在德國整體能源結構中的占比達到46%。而為了實現2030年可再生能源占比總能源結構65%的目標,德國將持續增加太陽能、風能等具有間歇性的可再生能源的使用,因此需要大量無功功率來平衡和穩定全國電網。ABB混合STATCOM緊湊的系統可提供400 MVAr的無功功率,易于集成到現有的變電站中,來增強電網的容量和靈活性。
什么是靜止同步補償器?
靜止同步補償器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)是柔性交流輸電系統(Flexible AC Transmission System,FACTS)的核心裝置和核心技術之一。采用新一代的電力電子器件,如:門極可關斷晶閘管(GTO),絕緣柵雙極型晶體管(IGBT),集成門極換向晶閘管(IGCT),并且采用現代控制技術,其在電力系統中的作用是補償無功,提高系統電壓穩定性,改善系統性能。與傳統的無功補償裝置相比,STATCOM具有調節連續,諧波小,損耗低,運行范圍寬,可靠性高,調節速度快等優點,自問世以來,便得到了廣泛關注和飛速發展。
靜止同步補償器應用及現狀
STATCOM概念于20世紀80年代提出,實際應用主要集中在90年代,主要應用的有日本的依80Mvar(1991年),美國的100Mvar(1995年),丹麥基于4500/3000AGTO的依8Mvar(1997年)的STATCOM。由于STATCOM技術含量較高,掌握并應用這一技術的主要有日本、美國、德國、英國、中國等國家。我國首臺依20Mvar的STATCOM是由清華大學與河南省電力局在1994—1999年共同研制,已于1999年3月在河南省洛陽市朝陽變電站投入運行。對于這一技術,在2007年由湖南大學的羅安等人就基于STATCOM與SVC的電能質量調節器協調控制方法、由郭育華等人就STATCOM的控制方法申請了國家專利。
STATCOM的應用工程通常具有:在電力半導體器件選用上,絕大多數是基于GTO和IGBT的;在主電路上,大容量高壓STATCOM主要采用變壓器耦合多重化技術,中低容量和電壓的DSATCOM較多采用三電平和/或PWM變換器;基本采用VSC;系統控制目標多樣化;大容量STATCOM多采用水冷方式等特點。
據不完全統計,自第一臺大容量STATCOM裝置問世以來,全世界已經投入運營的大容量(10MVar及以上)STATCOM工程超過20個,總的可控容量超過3000Mvar。它們有的安裝在輸電網絡中用于潮流控制、無功補償和提高系統穩定性等,屬于FACTS范疇;有的安裝在配電和用電網絡,用于改善電能質量和提高供電可靠性,屬于用戶電力范疇,即用戶電力控制器的D-STATCOM。表1給出了部分工程應用的基本情況,說明了自STATCOM問世以來的發展情況,這只是一少部分,可以看到,STATCOM主電路從最初的開關器件耦合,逐步發展為多個開關器件串聯使用,結合VSI,采用NPC結構,并且用PWM進行控制,從而使STATCOM裝置具有更加穩定與優良的性能。
據悉,混合STATCOM是ABB柔性交流輸電系統(FACTS)家族中的重要成員。迄今為止,ABB已經在全球范圍交付了超過800套FACTS裝置。
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