发电机大家都知道吧？你知道怎么才能让它发出的电压稳定可靠、不会时大时小呢？答案就在“电力系统稳定控制的灵魂”——发电机励磁控制技术中。首先，向大家简单介绍一下发电机励磁控制技术的发展史。第一代第一台发电机认真上过高中物理课的同学都知道，年，英国科学家法拉第发现了电磁感应定律，利用导体切割磁场产生电能，发电机由此诞生。第二代第一台自励式发电机由于永久磁铁的磁场能量小，年德国发明家西门子用磁场能量更强的电磁铁代替永久磁铁，制成了功率较大可供实用的发电机。真正意义上的励磁系统就这样诞生了，它为发电机转子上的电磁铁提供电流（励磁电流），从而掌握着发电机内磁场的强度。20世纪50年代之前，发电机励磁系统主要采用直流电机（将机械能转化为直流电能）来提供励磁电流。第三代常规励磁发电机20世纪50年代~80年代，电力供应在社会经济生活中的作用日益凸显，电力系统的规模也在不断扩大，直流机励磁技术渐渐难以满足电网发展。同时，电网规模的扩大也带来了电压稳定问题（电压上下波动）和低频振荡（发电机的转子角、转速，以及相关电气量，如线路功率等发生近似等幅或增幅的振荡，因振荡频率较低，一般在0.1-2.5Hz，故称低频振荡）问题，影响用户正常用电。随着初代大功率半导体器件的发展，常规励磁技术基本解决了上述问题。但是，又有了新的挑战。21世纪以来，环境问题日益严重，电力能源行业也开启了绿色低碳的转型发展之路。中国在近期联合国举办的气候雄心峰会上宣布，到年，我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。但光伏、风力发电“看天吃饭”，涉网稳定控制能力差，很难参与到电网的调节中来，常规火力发电机组依然是电网控制的主要阵地。在新能源大量替代常规电源后，电网面临高比例新能源、高比例电力电子装置的“双高”发展挑战，系统电压稳定问题突出，宽频振荡现象也相继出现。常规励磁面对这些新问题心有余而力不足，而柔性励磁却可以!柔性励磁有啥不一样，牛在哪？首先，柔性励磁使用了第三代电力电子器件——绝缘栅双极型晶闸管IGBT来控制励磁电流。第一代二极管为不控器件，顾名思义，开通关断都不可控，就像固定高度的河水堤坝；第二代半控型可控硅器件，仅开通可控，只能开闸泄洪，河水流干才能关闭；而IGBT即可开通也可关断，再配合上新型拓扑，励磁系统的灵活控制能力大幅提升，因此取名为柔性励磁。它有两大法宝：一个是瞬间电压输出能力提高了2倍以上。就拿汽车的动力来打比方吧，如果说常规励磁是1.0自然吸气排量的发动机，那么柔性励磁就是2.0t带涡轮增压的发动机。柔性励磁通过升压回路能主动控制顶值电压输出能力，在遇到危险时能以更快的加速度脱离危险区，保证电网故障后的暂态电压稳定。另一个是开辟了新的振荡阻尼通道。就拿降噪耳机来比喻，常规励磁就像普通耳机，通过非常厚的耳罩来阻挡外面的噪声，而电子降噪耳机能通过注入与噪音反向的声波来消除噪音，柔性励磁除了采用电力系统稳定器（PSS）原理，和常规励磁一样从发电机转子通道抑制系统振荡外，还能充分利用柔性控制的灵活性，从发电机定子通道注入无功阻尼直接进行宽频振荡抑制，形成双通道宽频振荡抑制效果。如此厉害的柔性励磁，具体应用情况怎样呢？接下来小e就带大家去现场看一看！11月30日，在浙江温州百丈漈水力发电厂，世界首个柔性励磁系统示范工程在浙江电网成功投运。12月4日该工程通过连续运行考核，12月8日工程通过首次运行状态测试。这意味着该技术已从实验室研究走向工程应用，标志着我国率先掌握了基于IGBT的新一代发电机励磁控制技术。该技术应用成熟后，将对大电网的安全稳定运行起到很大帮助，进一步提升对用户的供电可靠性和电能质量。柔性励磁技术还可以在火电、水电、燃气以及调相机等各类同步机组中大展身手。例如：应用在高比例新能源电网的发电机组中，提升新能源的消纳水平；应用在大直流附近的关键机组以及调相机中，提升直流的稳定运行水平；应用在电压稳定性薄弱的区域电网机组中，支撑系统强度，提升发电机稳定送出能力。以上这些仅仅需要对发电机励磁系统的功率回路进行改造，充分挖掘发电机潜能来应对电压稳定和宽频振荡问题。同以往调整网架结构、加装调相机或静态无功补偿装置等大型设备的方法相比，应用柔性励磁能节约线路投资，经济效益和性价比更是突出。有了这项技术，构筑不怕跌、不怕振的新一代电力系统，实现能源绿色转型，我们的信心更足了！

END

供稿：

插画：

电科院

张建承

温州公司

陈梦翔

温州公司

徐亚乐

编辑：

王晓邓通

校对：

陈邓勤朱霁丹

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