靜止無功補償器的典型代表是晶閘管投切的電容器(TSC),和晶閘管控制的電抗器(TCR)。實際應用中,將TCR與并聯電容器配合使用,根據投切電容器的元件不同,可分為TCR與固定電容器配合使用的靜止無功補償器,和TCR與斷路器投切電容器配合使用的補償器,以及TCR與TSC配合使用的無功補償器。這些組合而成的SVC的重要特性是它能連續調節補償裝置的無功功率,進行動態補償,使補償點的電壓接近維持不變,但SVC只能補償系統的電壓,其無功輸出與補償點節點電壓的平方成正比,當電壓降低時其補償作用會減弱。SVC的主要作用是電壓控制,采用適當的控制方式后,SVC也可以有阻尼系統功率振蕩和增加穩定性等作用。目前,SVC技術已經比較成熟,國外從60年代就已經開始應用SVC,七十年代末開始用于輸電系統的電壓控制,經過幾十年的發展,不僅將靜止無功補償器,用于輸電系統的電壓控制,也用于配電系統的補償和控制,還可用于電力終端用戶的無功補償一電壓控制。
未來SVC裝置各領域的需求如下:
①電網建設領域
目前電網側SVC主要應用于35kV以上線路,在不同電壓等級下,電網安裝無功補償裝置與變壓器的容量比值呈現出電壓等級越高,比值越大的關系,安裝40%左右變壓器需要裝配SVC且SVC調節容量為變壓器容量的15%估算,電網側每年所需SVC的市場容量約為38億元。
目前電網應用比例要明顯小于企業用戶,伴隨對電網建設投資的不斷加大,智能電網的技術要求不斷提高,這也意味著電網領域中對SVC裝置的需求存在巨大增量空間。上圖中根據第二階段電網整體投資推算得出SVC市場規模,并平均分配到未來幾年,從國家電網的規劃結合當前實際情況來看,2013年之后或將是市場需求大規模爆發的集中時段。
②風電建設領域
按照國家能源局所提出的風電并網指標,將在2015年之前實現9000萬千瓦風電機組上網,而目前我國風電裝機容量約為2000萬千瓦,這意味著未來5年中,每年平均要實現1400萬千瓦的風電機組實現上網,目前風電所需無功補償的容量約占裝機容量的20%-30%,以平均為25%計算,每年風電機組所需的SVC裝置大概在350萬千乏左右。以單位價格150元/千乏計算,風電站建設方面每年市場容量大概5.25億元左右。
③電氣化鐵路
按照國家《中長期鐵路網規劃》,到2020年,全國鐵路運營里程將達到12萬公里,電氣化率達到60%,這意味著到2020年全國電氣化鐵路運營里程將達到7.2萬公里。通常電氣化鐵路要求每隔50公里就需要設一個變電站,截止到目前,我國電氣化鐵路里程已經突破3萬公里,以未來十年內建設4萬公里計算,則要同時建設800個牽引變電站,以每個變電站SVC裝置造價為250萬計算,每年市場容量在2億元。
④冶金、煤礦、化工等其他領域
伴隨我國節能減排工作的不斷深入,國家對于企業節能的要求也日益嚴格,尤其針對高耗能行業,已經下達具體減排目標,這將促使企業積極尋找減排措施,從而為SVC帶來市場空間。由于我國冶金、煤炭等行業企業數量眾多,市場基數大,保守估計每年的市場容量將不低于10億元。
在高壓靜止型動態無功補償領域,由于TCR型技術成熟度比較高,推廣早,在目前市場中占據絕大多數,雖然MSVC應用要晚于TCR型SVC,但是發展速度很快,客戶的認知度已經上升到一個較高的階段。作為SVC裝置的重要種類之一,由于MCR型SVC對風電場及特高壓輸電線路具有較強的適用性,且未來以上兩個領域將進入快速增長時期,未來幾年中,MCR型SVC市場規模將呈現出較快的發展趨勢。
根據不同領域未來對SVC裝置的需求,未來SVC市場總容量將保持在56億元左右,其中MCR型SVC將會呈現出較快發展的趨勢,未來幾年內主要類型SVC市場規模見下圖:
目前我國高壓領域的市場中,TCR、MCR沒有各方面均絕對占優的型式,用戶需結合工程具體條件適當選用。隨著技術的發展以及各種原材料、元器件比價的變化,某種型式在一定使用條件下會有相對技術經濟優勢。TCR優點在于響應速度快,適用于電弧爐等要求響應時間的設備,MCR相應時間稍長,但是能夠做成超高壓直掛式,對于解決工頻過電壓是較好的方案,未來在特高壓輸電領域優勢明顯。
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