基本介紹
- 中文名：電力彈簧裝置
- 外文名：Electric spring
- 類型：電力電子裝置
- 主要作用：電網需求側智慧型調節
- 主要研究機構：香港大學、東南大學
- 提出時間：2012年
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原理與套用
當前，電力系統的運行方式是發電量根據用戶的需求而定。風能等可再生能源發電併網容量正逐年增大，新能源的間隙性和不穩定性使得其總的發電量難以準確預測，這就可能造成用戶用電需求與電網提供電能的不匹配，上述屬性對電力系統的影響也越來越明顯，比如諧波污染、電壓的波動及頻率閃變等。大型電網對於電壓的波動有一定的自我調節能力，而小型孤立的微電網的調節能力則很弱，電壓波動會對其用電設備產生不利的影響，嚴重情況下甚至會損壞關鍵的用電設備。例如醫院用於監控病人生命體徵的醫療設備，對輸入電壓有非常嚴格的要求，超範圍的電壓波動將會導致設備運行的不可靠，有時會給醫生造成誤判，嚴重時可能危及患者的生命。
針對電網電壓的波動，無功補償是套用最廣泛的技術，但該方法無法調節有功功率。儘管采 用 雙 饋感 應 發 電 機(doubly fed inductiongenerator，DFIG)的風電場對電網有穩壓功能，然而其輸出的無功功率會增大電流和損耗。針對新能源發電的間歇性特點，利用蓄電池、超導或高速飛輪等儲能裝置來抵消發電量與電網負荷之間的差異是有效解決該問題的方法之一。然而，這些方法會使成本顯著增加。
套用範圍
【1】新能源併網系統
【2】煤礦供電系統穩壓
【3】電動汽車充電技術
比較
ES 雖然也是一種無功發生器，但與傳統的無功補償裝置有很 大 的 區 別 。靜 止 無 功 補 償 器(static varcompensator，SVC)和靜態無功發生器(static vargenerator，SVG)是典型的無功補償裝置，為電力系統的長期穩定運行提供了強有力的技術支撐。雖然它們都能通過無功補償來平抑電壓的波動，但都是基於現有運行模式，即先確定用電負荷需求量，再提供相應的發電量。而 ES 顛覆了傳統的電力系統運行模式，使得電網中負載的耗能隨著新能源發電量的變化而變化，可以有效克服新能源發電不可預測的缺點，是一種全新的控制思路。ES 可廣泛分布於電網中的任意節點，只要存在寬電壓範圍的非關鍵負載(如電加熱器等)，ES 均可與之串聯組成智慧型負載用以保證關鍵負載電壓的穩定。
重要學術文獻
電力彈簧理論從誕生至今，已經有超過60篇文獻發表，此處僅羅列SCI文獻和中文EI文獻。
【1】S. Y. R. Hui，C. K. Lee，F. Wu．Electric springs—A new smart grid technology[J]． IEEE Transactions on Smart Grid，2012，3(3)：1552-1561．(SCI期刊)
【2】Q.Wang，M.Cheng，Z.Chen，Z.Wang．Steady-stateanalysisofelectricspringswithanovelδcontrol[J]．IEEETransactionsonPowerElectronics，2015，30(12)：7159-7169．(SCI 期刊)
【4】Lee C K，Hui S Y R．Reduction of energy storagerequirements in future smart grid using electricsprings[J]．IEEE Transactions on Smart Grid，2013，4(3)：1282-1288．(SCI 期刊)
【5】Lee C K，Chaudhuri B，Hui S Y R．Hardware and controlimplementation of electric springs for stabilizing futuresmart grid with intermittent renewable energy sources[J]．IEEE Journal of Emerging and Selected Topics inPower Electronics，2013，1(1)：18-27．(SCI期刊)
國內外研究者
香港大學的許樹源(Shu Yuen (Ron) Hui)課題組於 2012 年 9 月首次提出了電力彈簧(electricspring，ES)的拓撲結構。
