航天星航电能质量发展的机遇与挑战

电能是现代社会中使用最广泛的能源，近年来由于工业企业不断发展和民用电力结构的变化，电力系统的非线性负荷、冲击性负荷增多，使得电力系统中的电流和电压的变化异常、三相不平衡增加，电能质量越来越差；同时各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及可靠性的要求越来越高。此外，劣质的电能传输需要消耗更大的电力供应，劣质电能将引起工业生产周期的延长、次品率的提升，相当于一次能源的浪费。电能质量关系到各行各业及人们工作生活的正常用电，关系到国民经济发展的总体效益。目前电能质量越来越受到现代企业的重视，在石油化工、钢铁冶金、现代楼宇、机械加工、轨道交通、机场、数字中心等场合，良好的电能质量是保证电力设施和用电设备安全、可靠、高效运行的基础。

为获得良好的电能质量，必须对劣质电能质量进行治理，电能质量治理产品可分为主动型和被动型两大类。对于主动型的电能质量改善措施又可分为两种：一种是在电源侧进行治理，采取的有效措施是:优化供电系统结构，合理布置负荷；优化供电系统容量，供电设备参数与电能质量治理方案之间寻求最佳的平衡点。另一种是在负荷侧进行治理，采取的有效措施，如：增加变流装置的等效脉冲数，由6脉冲增加到12脉冲；采用新型电力电子元器件，减少冲击和谐波；利用负荷的同期性，使同时流入系统的谐波电流相互抵消。对于被动型的电能质量治理方案比较多，通常采用的方案有：固定式投切电容器、LC滤波器、晶闸管投切电容器或电抗器、有源滤波器（APF）、静止无功发生器（SVG）。由于电力电子技术的快速发展，电力电子器件的使用越来越成熟，价格也越来越低，电能质量产品整体上开始由无源产品向有源产品过渡，由单一解决谐波和无功问题开始向解决多种电能质量问题（如闪变、电压暂降等）方向发展。

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北京星航机电装备有限公司始建于1960年，隶属于航天中国航天科工集团公司第三研究院，是承担国防装备研制与制造的国家大型高科技企业，具有强大的研发团队和经验丰富的技术服务团队。按照“军民融合、良性互动、转型升级、跨越发展”的总体思路，在突出军品主业的同时，大力推进企业民用产业的科技创新。公司2009年着手电能质量产品的研制，定位于该领域最前沿技术。在研制期间攻克了主电路技术、控制技术、低电压穿越技术、控制精度、综合补偿能力、小型模块化等技术难关，研制出在行业内技术领先的电能质量系列产品。产品拥有多项发明专利、实用新型专利和软件著作权，荣获“国家重点新产品”称号。公司的主要电能质量产品有：有源电力滤波器XAPF、静止无功发生器XSVG、晶闸管投切滤波器XTSF、谐波保护器XAHP、混合型静止无功发生器XMSVG、混合型有源滤波器XMAPF、台变综合配电柜XJP、绿色变频节能装置XLBJN、高压静止无功发生器（XSVG）、电能管理系统等，已经形成了初具规模的综合电能质量管理系统。公司电能质量产品具有以下特点：

1响应速度快：有源电能质量产品完全响应时间小于10ms，可快速跟踪变化极快的负载进行补偿；无源电能质量产品采用晶闸管进行投切控制，相应速度小于15ms。

2补偿精度高：XSVG输出容量从感性到容性连续可调，补偿后功率因数可达0.99；XAPF滤波性能好，可滤除2~50次谐波电流，滤除率达95%以上；XTSF采用8421的方式分配各支路容量，在支路数相同的情况下，8421方式的补偿级数远高于各支路等分的方式。

3保护功能全：具有过温、过流、过压、欠压等保护措施，保证装置的安全可靠运行。

4自身损耗小：装置自身损耗小于3%。

5质量可靠：产品的研制和生产依托航天技术，有源产品通过了CQC认证，无源产品通过了CCC认证。产品在高原地区、高温高湿地区、高寒地区均能长期稳定运行。

今年，《中共中央国务院关于进一步深入电力体制改革的若干意见》（中发[2015]9号）文件已正式下发。中发[2015]9号文件出台，标志着新一轮电力改革大幕开启，在我国电力改革历史上具有里程碑的意义。新一轮电力体制改革的重点（也是出发点）是回归电能的商品属性、形成市场决定电价的机制、以电价为中心引导资源的有效开发和合理使用；最大的亮点是面向社会资本有序放开配售电业务、有序放开发电业务。这样可导致可再生能源发电高密度接入电网，带来对储能发电与负荷控制技术和产品的巨大需求。但是分布式电源的高密度接入电网，使负荷侧同时也是电源侧，增加了电网结构的复杂性和分布式电源的不确定性，会加剧电力系统的电能质量问题。这样，新一轮电力体制改革便给电能质量技术与产业带来了巨大的机遇。实力雄厚的公司可以平等地参与电力需求侧配售电、可再生能源与储能的发电、负荷控制等业务的竞争，通过综合优化资源配置对一个区域的分散的中小电力用户实现高效优质、安全可靠供电，降低用户能源成本。同时，电能质量技术和产业也面临着巨大的挑战：电力负荷侧电网结构变化、节能环保的压力等对发配用电技术创新的需求；产业链延伸、规模扩大和激烈的市场竞争使企业面临着新的转型升级。据相关统计，我国的电能质量产业价值规模约为700亿/年，规模巨大。另外，作为一个发展中国家，随着发电量和用电量的增加、新能源的并网，电能质量产业的规模还将持续扩大。面对巨大的市场需求，电能质量技术与产业的发展却面临瓶颈问题：电能质量产业整体规模大，但是单个产业规模较小；设备的制造能力很强，但是系统服务能力较弱，制约电能质量产业的健康发展；建造工程多，工程方案简单化、同质化、缺少个性化考虑，优质工程相对少；技术上多局限于谐波治理与无功补偿，解决其他电能质量问题的工程技术应用少；市场竞争激烈，利润低下；治理工程与节能减排、生产工艺、安全可靠运行等结合不够，工程效益低。

针对上述问题，电能质量技术与产业发展瓶颈的突破是推进SPF（S Systemazation系统化 , P Personality 个性化 , F Fine 精细化）转型升级。首先是系统化（Systemazation，S）升级，企业由单一的电能质量治理向电能质量治理、可再生能源发电、储能控制、电力自动化、智能配电等综合电能质量服务管理方向发展；企业的核心技术能力由设备制造向软件开发与系统集成方向发展。从而使企业达到提高项目规模和综合效益的目标。其次是个性化（Personality）升级,根据用户的具体情况设计适合用户的电能质量方案及产品，避免同质化大规模制造，降低因后期维护所带来的成本增加。最后是精细化（Fine）升级，从方案的设计，设备的制造到系统集成、后期服务都采用精细化管理，提高项目完成的质量。

北京星航机电装备有限公司的电能质量SPF之路任重道远，在新的形势下，机遇与挑战并存，我们将继续发扬航天人孜孜不倦的精神，依托航天技术，利用航天智造平台，抓住市场机遇，推动电能质量系统化、个性化、精细化的发展，成为电能质量综合治理方案提供商，“管好每一度电”。