同步调相机,是一种特殊运行状态下的同步电机,主要应用于电力系统中,可根据需要自动在电网电压下降时增加无功输出,在电网电压上升时吸收无功功率,改善电网功率因数,维持电网电压稳定,从而提高供电质量。同步调相机是最早实现商业化应用的一种无功补偿装置。
电力系统的主要负载是异步电动机、变压器,需要从电网中吸取无功功率以供励磁之用,因此,电网中负载较大无功电流,导致电网功率因数降低,从而使线路损耗增大、供电质量降低。同步调相机可根据电网负载情况的不同提供或吸收无功功率,改善电网功率因数,因此会在电网中特别是在长距离输电线路中安装,以提高电力系统稳定性。
同步调相机最早于20世纪初期开始研究,20世纪10年代,第一批同步调相机最先在美国研制成功并投入运行。同步调相机主要由转子、定子两大部分组成,与同步电机结构基本相同,但没有机械负载。同步调相机在运行时会产生大量热量,因此需要配置冷却装置,常见的冷却方法主要有蒸发冷却、水冷、氢冷、空冷等。
同步调相机具有反应速度快、单机容量大、补偿范围广、故障率低等优点,是大型电网首选的无功补偿装置。但同步调相机也存在有功功率损耗较大、发热严重、噪声较高、维护难度较大等缺点,并且不适于制造小容量产品(成本较高)。随着技术不断进步,新型无功补偿装置不断问世,同步调相机在电力系统中竞争优势不再,应用比例逐步降低。
我国电力资源东西部地区供需不平衡,长距离输电需求旺盛;我国新能源发电产业发展迅速,光伏发电、风力发电等并网装机容量不断增大。特高压直流输电线路损耗更低,长距离输电更稳定,并可实现多电源供电、多落点受电,因此受到关注,建设规模不断扩大。但特高压直流也存在动态电压支撑不足、无功功率需求急剧增加的问题,其稳定性面临挑战。在此背景下,同步调相机迎来发展新机遇。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国同步调相机行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,新型的、大容量、高惯量同步调相机已经成为解决新型电力系统动态无功支撑、新能源消纳的重要方案。2016-2021年,全球同步调相机市场年复合增长率为2.7%,2021年市场规模约为6.9亿美元,其中,额定功率在200兆乏以上的产品需求增长最为快速。全球新能源发电装机规模仍在持续扩大,预计未来5年,全球同步调相机市场将继续保持增长态势。
新思界
行业分析人士表示,在全球市场中,同步调相机生产商主要有美国通用电气、瑞士ABB、德国西门子、德国Voith、意大利Ansaldo Energia等国外企业,以及东方电气、哈尔滨电机厂、上海电气等国内企业。目前,我国同步调相机研制能力强,具备300兆乏产品批量供货能力,在全球市场中处于领先地位。