2018年无功补偿装置行业分析市场空间越来越广阔

2018-05-30 23:19:13 Westpac Electronics 375

电力系统中，除了有功功率，还有不对外做功的无功功率，它用来维持电路内的电场与磁场，在电气设备中建立和维持磁场。无功功率有感性和容性。电力网中的变压器和电动机根据电磁感应原理工作，电感在一个周期内吸收和释放的功率相等，即为感性无功功率。把电容器接在交流电网中，它在一周期内上半周吸收的和下半周释放的电功率相等，这就是容性无功功率。在同一电路中若将电感与电容并接在一起，就能进行功率补偿，便能够提高功率因数，减少电网输送的无功电流。线路载流减少了，线损也随之减少。

可见，无功功率补偿技术对电力系统有着重要意义。对电力系统进行适当的无功功率补偿，可以起到稳定电网电压，提高功率因数，减小网络有功功率的损耗，提高线路输电能力，平衡三相功率的作用。

目前，无功补偿技术的发展过程已经实现了从机械结构到电力电子器件的跨越，并且伴随着电力电子器件的制造水平迅速发展。具体来说，主要经历了从同步调相机→开关投切固定电容→静止无功补偿器(SVC)→静止无功发生器SVG(STATCOM)的几个不同阶段。

图表1：无功补偿技术发展阶段

FUJI富士IGBT威柏德电子

不过，我国经济发展迅速，尤其是工业水平日益提高，大量的大型用电设备已经投入使用，对电能质量的标准越来越高，以国内现有的无功补偿技术无法满足用户的需求，具体表现如下：

图表2：无功补偿技术现状

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现阶段，常用的无功补偿装置主要有发电机、同步调相机、电容器、静止无功补偿器以及无功发生器等。国内无功补偿装置中电容器占大部分比重，同步调相机则较少，而无功静止补偿器占更少的比重。

图表3：常见的无功补偿装置

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总体而言，国内无功补偿市场发展极其迅猛，市场规模呈现逐年增长态势，2016年我国无功补偿规模已近500亿元，并呈现出三大特点，即产销规模逐步扩大、节能减排提供机遇、受益于“中国制造”升级，未来发展可期。

图表4：2010-2017年中国无功补偿装置市场规模(单位：亿元，%)

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资料来源：前瞻产业研究院整理

图表5：无功补偿装置行业发展特点

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无功补偿装置行业未来趋势

首先，无功补偿能够有效提高电力系统中电能的利用率，降低损耗。因此，要加强对无功补偿装置的研究，不断提高无功补偿的技术，开发研究出新型的无功补偿装置，使无功补偿装置更容易用机器准确操控，补偿特性更好，能耗也更少。

其次，控制器和测试仪一体化。在城网改造中，运行单位往往需要在配电变压器的低压侧同时加装无功补偿控制器和配电综合测试仪，因此提出了无功补偿控制器和配电综合测试仪的一体化的问题。

第三，增强监测系统的速度与准确性。为了能快速准确地检测系统的无功参数，提高动态响应时间，快速投切电容器，以满足工作条件较恶劣的情况(如大的冲击负荷或负荷波动较频繁的场合)。随着计算机数字控制技术和智能控制理论的发展，可以在无功补偿中引入一些先进的控制方法，如模糊控制等。

第四，将无功补偿技术用于高压系统领域。目前无功补偿技术还主要用于低压系统，高压系统由于受到晶闸管耐压水平的限制，是通过变压器接入的，如用于电气化铁道牵引变电所等。研制高压动态无功补偿的装置则具有重要意义，关键问题是要解决补偿装置晶闸管和二极管的耐压，即多个晶闸管元件串联及均压、触发控制的同步性等。

第五，由单一的无功功率补偿到具有滤波以及抑制谐波的功能。随着电力电子技术的发展和电力电子产品的推广应用，供电系统或负荷中含有大量谐波。研制开发兼有无功补偿与电力滤波器双重优点的晶闸管开关滤波器，将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电压、改善电能质量的有效手段。

适用于SVG无功补偿的富士IGBT模块产品

SVG是典型的电力电子设备，由三个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为由外部CT检测系统的电流信息，然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器给出补偿的驱动信号，最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。国际上最先进的SVG产品是STATCOM---静止同步无功补偿器。SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

中文名
静止无功发生器
外文名
Static Var Generator
简称
SVG
又称
STATCOM

2-pack

减少电力损耗，利于节能

本公司第7代“X系列”通过薄化构成本模块的IGBT元件以及二极管元件的厚度，使其小型化，从而优化元件结构。因此，与以往产品相比（本公司第6代“V系列”），降低变换器运行时的电力损耗。有利于运载机器节能和削减电力成本。

实现机器的小型化

运用新开发的绝缘板，提高模块的散热性能。通过与上述（降低电力损耗）配合控制散热，与以往制品相比，约减小36%，实现了小型化※ 1。另外，通过将连续运行时芯片的最大保证温度从150℃升到175℃，可以在保持运载机器尺寸的同时，将输出电流最多增加35%※ 2。因此有助于机器的小型化和降低总成本。

※ 1：1200V 75A PIM 产品的安装面积比
※ 2：本公司验算值

有助于提高机器的可靠性

修正模块的构造和所使用的部件，提高了高温运行时的稳定性和持久性。有助于提高运载机器的可靠性。

Package		Ic	1700V
Package		Ic	X series
		75A	2MBI75XAA170-50
M263		100A	2MBI100XAA170-50
		150A	2MBI150XAA170-50
		200A
		200A
M274		300A
		400A
		400A
M275		600A
		150A	2MBI150XHA170-50
M276		200A	2MBI200XHA170-50
		300A	2MBI300XHA170-50
		400A	2MBI400XHA170-50
		450A
		600A
		300A	2MBI300XEE170-50
M277		400A	2MBI400XEE170-50
		450A
		600A	2MBI600XEE170-50

Package		Ic	1700V
Package		Ic	X series
		225A	2MBI225XNA170-50
M254	Solder pins	300A	2MBI300XNA170-50
		450A	2MBI450XNA170-50
		600A
		600A	2MBI600XNE170-50
M285	Solder pins	800A
		225A	2MBI225XNB170-50
M282	Press fit pins	300A	2MBI300XNB170-50
		450A	2MBI450XNB170-50
		600A
		600A	2MBI600XNF170-50
M286	Press fit pins	800A
Package	Ic		1700V
Package	Ic		X series
	650A		2MBI650XXA170-50
M271	900A
	1200A		2MBI1200XXE170-50
	1000A		2MBI1000XXB170-50
M272	1400A		2MBI1400XXB170-50
	1800A		2MBI1800XXF170-50

更多信息及支持请联系香港威柏WESTPAC技术支持团队：