与电力电容发展密切的五个行业.docx

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与电力电容发展密切的五个行业

一、高铁行业

㈠高铁行业分布图

从图上可以看到中西部将成为未来高铁行业发展的主战场。

㈡高铁行业市场规模

根据测算，按平均每公里耗资1亿计算，到2016年我国高铁总投资将达到3万亿。

从建设周期来看，最先受益的是基础设施建设，包括桥梁隧道建设所涉及的工程机械，水泥，建筑材料，其次是轨道铺设所涉及的钢铁、轨道生产加工、机床设备，还有运营前期的车辆和配套设施采购，其中包括机车及车厢的生产、电气化信息信号设备以及计算机控制系统。

而在最终的运营养护环节中，机车的零部件、养护耗材、车站运营将持续获益。

根据铁道部的相关数据对高铁总投资的各项构成进行测算，其中基建部分占40-60%（包含桥梁、隧道和车站建设、铺轨等），占比最大；动车采购占10-15%（包括整车、车轴、紧固件、控制器件等零部件），其余部分占比为25%-40%（包括通信、信号及信息工程、电力及电力牵引供电等），可谓是市场潜力巨大。

㈢高速铁路对供电质量的影响及治理措施

1高速铁路的负荷特性

高速铁路是一种特殊的大功率单相负荷,主要具有负荷波动大、负荷量大、非线性和冲击性等特点。

a.负荷波动大

由于列车在运行中的加速、惰行、制动等各种状态以及线路坡度、弯道及气候条件等因素影响，且客流量分布在不同地区、不同时段也千差万别。

所以，牵引变电站接触网上的列车数量及每一列车的负荷状态随时都在变化，导致负荷波动大。

某高速铁路牵引变电站24小时内有功功率波动情况如图2所示。

从功率曲线可以看出，高速铁路牵引变电站的负荷波动很大。

b.牵引功率大

由于空气阻力随速度呈几何级数增长，牵引力主要克服空气阻力运行，高速列车运行速度高，因此牵引负荷功率很大，约是普通铁路牵引负荷的3~5倍。

如350km/h速度时，列车运行所需功率最高超过24MW。

随着我国高速铁路技术的不断发展，运营速度还可能进一步提高，运营密度加大，牵引负荷功率亦将继续增大。

c.非线性

高速列车采用交-直-交牵引变流器把牵引网的工频交流电经过整流逆变，转变为适合牵引电机工作的电能，这是一个非线性过程，因此不可避免的会产生谐波电流。

d.不对称性

由于高速铁路采用单相供电制，且牵引网两供电臂的负荷不可能完全保持一致，因此对于三相电网来说,属于不对称负荷，会产生负序电流，造成牵引变电站外接电网三相不平衡。

㈣高速铁路对供电质量的影响

高速列车采用交-直-交的PWM变流技术，功率因数一般大于0.95，而且谐波污染方面较以前的交-直机车有很大改善。

但由于仍采用了大量整流、逆变等电力电子器件，因此不可避免地还会产生一定的谐波电流注入公用电网，且谐波的频谱及幅值与交-直机车不同。

从测试数据看，高速列车主要产生13、20、21、22、24等较高次的谐波电流。

另外，由于高速铁路的不对称性将产生大量负序电流，导致供电网三相不平衡。

因此，高速铁路对供电质量主要带来谐波和负序问题，加上高速铁路本身负荷功率大、冲击性大等特性，对电网的其它设备带来一些负面影响。

㈤高速铁路电能质量改善措施

高速铁路给电网带来的谐波和负序问题得到广泛关注和重视，各国根据自身情况采取不同措施进行改善，取得了很好的效果。

下面介绍目前几种常用的治理措施：

（1）大容量电网供电采用高电压、大短路容量的电网给高速铁路供电，可以减小负序电流和谐波电流在输电线路上产生的电压降，从而减轻对供电系统的影响，否则容易导致负序电压和谐波电压畸变率超标。

法国、西班牙等国的牵引变电站都采用220kV或以上的电压供电，电力系统短路容量在10000MVA左右，个别采用220kV以下电压供电时，都要求有较大的系统短路容量。

韩国采用154kV电源供电，系统短路容量平均为8000MVA。

我国110kV电网的系统短路容量一般都较小，难以满足供电需要。

铁路和电力部门在京津、武广、合宁等高速铁路工程供电的研究和协调中，已全部采用220kV电源供电。

（2）轮流换相通过采用轮流换相，使同一电力系统供电的不同变电站产生的负序电流部分抵消，降低总体的负序电流水平。

理论分析和实际运行都表明：

采用完整的轮流换相后，注入系统的负序电流可以减小40%以上。

目前，法国所有牵引变电站在接入电力系统时，必须采用轮流换相，使不同变电站产生的负序电流部分抵消，降低总体的负序电流水平。

意大利要求每个电力系统以不同的相序同时供给3个牵引变电站，如果3个牵引变电站的负荷相等，则系统侧看三相负荷基本平衡。

另外，西班牙则通过科学安排列车的运行调度，以尽量使电力系统的三相保持平衡，从而减小负序电流。

我国高速铁路也采用轮流换相方式接入电网，如武广客运专线牵引变电站全部采用轮换接线方式，牵引站相序按照（AB）→（-CA）…（-BC）→（AB）轮换。

（3）采用独立电网。

为了避免高速铁路对电力系统其它负荷的影响，德国的高速铁路全部采用独立发电系统和独立电网供电。

（4）加装补偿装置通常。

在牵引变电站供电臂加装动态补偿装置（如SVC），可起到滤除谐波、抑制电压波动、改善三相平衡度等作用。

如，日本在新干线每供电臂加装了6000kvar动态无功补偿装置；另外，还提出在牵引变电站高压侧加装动态补偿装置来实现负序治理和谐波治理，但受到高电压限制难以实现。

二、节能改造行业

现如今能源危机已深深影响一个国家的经济发展，如何将有限的资源高效的利用？

节能改造势在必行。

传统而且经济的做法是增加电容补偿柜和滤波柜。

这里我就不再赘述了。

随着变频技术的发展，变频器越来越受到广泛的应用。

现已空压机节能改造方案为例：

①传统空压机的问题

1、电能浪费严重

传统的加卸载式空压机，能量主要浪费在：

1）加载时的电能消耗

在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升10%左右，直到卸载压力。

在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。

另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。

2）卸载时电能的消耗

当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。

空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可见传统空压机有明显的节能空间。

 2、工频启动冲击电流大

主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。

对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常。

3、压力不稳，自动化程度底

传统空压机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。

4、设备维护量大

空压机工频启动电流大，高达5~8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。

5、噪音大

持续工频高速运行，超过所需工作压力的额外压力，反复加载、卸载，都直接导致工频运行噪音大。

②改造原则:

根据空压机原工况并结合生产工艺的要求，对空压机进行变频技术改造后，系统满足以下要求。

1）空压机经过改造后，系统通过转换开关切换，具有变频和工频两套控制回路，采用开环和闭环两套控制回路。

一拖二起动时，对两台电机M1，M2，可以通过转换开关选择变频/工频启动。

正常运行时，电机M1处于变频调速状态，电动机M2处于工频状态。

现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，调节转速达到所需压力。

停止时按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。

2）确保变频出现异常保护时，不至于影响生产的正常进行。

为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端有抑制电磁干扰的有效措施。

控制线、信号线采用屏蔽线缆，布线时和动力电缆分开，防止引入干扰。

3）电机变频运行状态时保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过依0.02MPa。

4）空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损，所以工作下限不低于30Hz。

5）设置高压保护、高温保护、等设置报警及故障自诊断。

（1）高压保护当系统压力超过设定值时，自动切断主机电源，使压缩机紧急停机。

（2）高温保护当压缩机排气温度超过调定值时，由接在主机排气孔口处的温度传感探头控制温度电触点动作，自动切断电动机电源，使压缩机紧急停机。

（3）电气保护系统采用软启动方式，具有相序保护（防止压缩机反转）、缺相保护、电机热过载保护等功能。

③空压机变频改造后的优点

1，节能：

总体节能达20%以上

1）加载时的节能：

空压机进行变频改造后，压力始终保持在所需的设定工作压力，比改造前可降低10%的压力，根据功耗公式可知改造后此项可节能10%

2）卸载时的节能，电机卸载运行时消耗的能量是加卸时的40%左右，按平均四分之一左右的卸载时间算，此项可节能10%左右

2、启动电流小，对电网无冲击

变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；

3、输出压力稳定

采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；

4、设备维护量小 

空压机变频启动电流小，小于2倍额定电流，加卸载阀无须反复动作，变频空压机根据用气量自动调节电机转速，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。

5、噪音低 

变频根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消失了。

 总之，采用变频恒压控制系统后，不但可节约一笔数目可观的电力费用，延长压缩机的使用寿命，还可实现恒压供气的目的，提高生产效率和产品质量。

三、新能源行业

导读：

伴随着消费类电子技术的日新月异，对于电源的要求也越来越高，超级电容器由于具有大功率密度、长寿命、安全可靠性高和对温度差异不太敏感等特殊优势，且可为锂离子电源、燃料电池等主电源提供功率补偿，以提高电源品质和延长电源使用寿命，因而迅速得到了市场人士的普遍认可，近几年来参与到这一市场竞争的厂商日益增多。

纵观当前超级电容器的实际应用状况，伴随着消费类电子技术的日新月异，对于电源的要求也越来越高，超级电容器由于具有大功率密度、长寿命、安全可靠性高和对温度差异不太敏感等特殊优势，且可为锂离子电源、燃料电池等主电源提供功率补偿，以提高电源品质和延长电源使用寿命，因而迅速得到了市场人士的普遍认可，市场占有率的份额逐年扩大，行业增长迅速。

2013-2016年中国超级电容器市场规模预测

在市场供应方面，出于对未来应用前景的看好，近几年来参与到这一市场竞争的厂商日益增多，其中，上海奥威科技开发有限公司、深圳今朝时代新能源技术有限公司、北京集星联合电子科技有限公司、锦州凯美能源有限公司、哈尔滨巨容新能源有限公司等一批国内本土厂商陆续冒升起来，国际品牌中则以美国MAXWELL、韩国LSMtron、Nesscap、日本松下、NEC-TOKIN等为代表。

作为典型的资本密集型产业，超级电容器正处于快速发展的阶段，除了要在关键技术上（如：

电极、电解质和隔膜材料等）继续取得突破之外，扩大生产规模以达到较佳的规模效益，降低使用成本，以及深入了解不同行业的应用需求，开发有针对性的技术解决方案，这些都是目前厂商们在市场竞争中的着力点。

价格平稳，大容量/高功率成主方向

在产品价格上，由于技术及应用层面日渐成熟，整体超级电容器产品的价格趋于理性，有市场人