有源滤波器行业上、下游产业链及技术工艺发展趋势分析（有源滤波器项目市场投资商业计划书 -节选）

第一节 上游 行业 发展状况 分析

有源滤波器主要由控制器、IGBT组成的逆变器、电容器组成。

受我国高压直流输电技术高速发展的拉动，近年来电力电容器 行业 获得空前发展，其产值、产量一直保持较高的增长。尤其是国家出台并实施4万亿元的投资计划，将为全 行业 赢得新的发展空间。然而目前全 行业 普遍面临金融危机影响的滞后效应。

作为输变电设备中的专业领域，电力电容器 行业 经过国内企业多年开发与技术改进，以及近年来国外著名企业来华合资办厂带来的先进技术和设备，促进了其产品技术以及关键工艺装备技术的提高，引进技术和国产化工作取得明显成效。

截至目前， 行业 主导企业的工艺装备、生产能力已达到国际先进水平， 行业 总体水平不断提高，产品品种、规格齐全并不断扩大，已能完全满足我国电力工业及其他领域的市场需求，其中少量产品已经实现出口。

自2008年以来，全 行业 总体保持了快速发展的态势。据不完全统计，自2001年以来， 行业 总产值年增长保持在20%左右，2008年 行业 总产值比2007年增长19.24%。2009年上半年， 行业 经营状况总体平稳。

近年来，全 行业 主导产品——高、低压并联电容器、电容式电压互感器、成套装置(并补、滤波装置)、电热电容器的产量均有较大幅度增长。据不完全统计，2008年全 行业 完成高压并联及滤波电容器产量比上年增长35.9%；自愈式低压并联电容器产量比上年增加13.7%；成套装置(主要指无功补偿装置和滤波装置)的产量比上年增长17.3%；电热电容器产量比上年增加了47.3%。

值得关注的是，电力电容器 行业 为赢得国内外激烈的市场竞争，不断加强企业基本建设与技术改造取得明显成效，推进了 行业 的快速发展。

2008年电容器 行业 新产品产值同比增长35.64%。随着市场竞争日趋激烈，很多厂家意识到一味进行价格战并非良策，纷纷加大了科研经费支出，研发新产品，争取占领高端市场。西容、桂容、日新电机等公司的1000千伏产品在特高压工程中成功投运，填补了国内该项技术的空白。

国家推出了4万亿元的投资计划和振兴十大产业 规划 ，这对电力电容器 行业 是难得的机遇，为整个 行业 赢得新的发展空间。然而金融危机影响的滞后效应已开始显现，预计未来其影响会进一步加剧。因此， 行业 未来形势不容乐观。

近期以来金融危机影响的效应已经开始显现，一批中小型企业，尤其是出口较多且出口以欧美地区为主的江浙地区及广东地区的生产企业，出口额都有不同程度的减少。

第二节 下游产业发展情况 分析

一、电力产业发展

有源滤波装置可广泛应用于电力企业、商业和机关团体的配电网中，可达到节电和绿化电网的双重目的。

2008年我国电力基本建设投资完成额达5763亿元，同比增长1.52％。其中，电源完成投资2879亿元，同比下降10.78％，电网完成投资2885亿元，同比增长17.69％。电网基本建设投资占电力基本建设投资的50.05％，近几年首次超过电源投资。

截至2008年年底，全国电网220伏及以上输电线路回路长度已达36.48万千米，同比增长11.1％，220千伏及以上变电设备容量达到138714万千伏安，同比增长17.8％。

“国家出台的４万亿投资计划，加大了对基础设施建设投资力度，电网投资建设将成为未来建设重点。”未来两年，电网建设投资力度将继续大增，预计到2009年底我国电源、电网的投资比例将达到4：6，电网投资所占比重有望再增加10个百分点。

电网建设硕果累累，电网规模继续扩大。晋东南—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程投运、向家坝—上海±800千伏特高压直流输电工程开工，展现了特高压建设取得的新进展；兰州东—白银—宁东、青海官亭—西宁750千伏输变电工程相继投运，标志着西北地区750千伏电网建设取得阶段性成果；500千伏贵州施秉至广东贤令山输变电工程和500千伏文山—大新—南宁输变电工程相继建成投产、500千伏“皖电东送”西通道建成投运、内蒙古送华北电网的汗海—沽源—平安城500千伏输变电工程建成投运，“西电东送”通道建设快速推进；东北—华北直流背靠背联网工程竣工投运、世界首个±660千伏西北（宁东）—华北（山东）直流输电示范工程和西北—华中（四川）直流联网工程开工，全国跨区联网建设加快进行。

长期以来，我国电源、电网投资严重失衡，电网投资短板成为制约电力工业健康发展的瓶颈。据了解，“八五”、“九五”期间，我国电网投资仅占电力投资的13.7％和37.3％。“十五”期间电网投资只占电力投资约30％，远远低于发达国家电网投资占50％以上比重的平均水平。近年来，电网投资落后于电源投资的局面正在逐步改善，电网投资在电力投资中的比重由2005年的31.1％上升到2007年的44.63％，2008年得益于第四季度加大电网投资措施的落实，全年电网投资比重突破50％，电网电源投资比例发生逆转。

二、智能电网 分析

1、概述

智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

2、投资领域

未来智能电网投资的六大领域：发电、输电、变电、配电、用电以及电网调度，六大领域将全面推进。

发电领域投资重点是风电、光伏并网以及储能项目，输电领域投资重点是安全监控，变电领域投资重点是智能化变电站，配电领域投资重点是储能技术、电动汽车充电和配电自动化，用电量领域投资重点用电是智能电表和用电信息采集系统，调度领域投资重点是一体化智能调度体系。

3、 规划

我国智能电网将以特高压电网为主干，通过建设坚强智能电网，提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送，满足经济快速发展对电力的需求。智能电网在2020年智能电网总投资规模接近4万亿元。2009-2010两年投资约5500亿，其中特高压电网投资830亿元；全面建设阶段投资约2万亿元，其中特高压电网投资3000亿元；基本建成阶段投资1.7万亿元，其中特高压投资2500亿元。

第三节 产品技术发展现状

一、有源滤波器的分类

有源电力滤波器的分类

二、有源滤波器的关键技术

1、指令电流运算电路

在有源电力滤波器中，滤波器的补偿特性取决于由负载电流中提取谐波的算法，APF的有效性在很大程度上依赖于能否得到真实的反映被补偿的谐波分量的参考信号。所以，APF 研究 的关键问题之一是找到一种算法，可以从负载电流精确地提取需要被滤除的谐波分量，从而为控制提供参考。谐波检测环节一般不需要分解出各次谐波分量，而是需要检测出谐波电流或无功电流或它们之和，在三相电流不对称时，应能检测出除基波正序有功分量之外的有害电流之和。常见的检测算法有以下几种：低通滤波器提取基波分量法、自适应检测算法、基于Akagi瞬时无功理论的瞬时空间矢量法等。

1）低通滤波器提取基波分量法

最早的谐波电流检测方法是采用模拟滤波器来实现，即采用陷波器将基波电流分量滤除，或采用带通滤波器得出基波分量，再与被检测电流相减得到谐波分量。但所采用的高阶滤波器会产生附加相移，造成输出信号畸变影响补偿效果。此外这种方法存在许多缺点，如：难设计、误差大、对电网频率波动和电路元件参数十分敏感等，因而已极少采用。目前广泛采用微处理器等数字器件来实现低通滤波器的检测算法，要想准确地分离出基波的幅值和相角，对数字滤波器的性能要求很高，设计出的数字滤波器往往都无法达到理想的低通滤波器的效果。

2）基于Fryze时域 分析 的有功分离法

随着计算机和微电子技术的发展，开始采用傅立叶 分析 的方法来检测谐波和无功电流。这种方法根据采集到的一个电源周期的电流值进行计算，最终得出所需的谐波和无功电流。其缺点是需要一定时间的电流值，且需进行两次变换，计算量大，需花费较多的计算时间，从而使得检测方法具有较长的延迟，检测的结果实际上是较长时间前的谐波和无功电流，实时性不好。也可根据Fryze的传统功率定义来构造检测方法。但这种方法积分一个周期才能得出检测结果。

3）基于频域 分析 的FFT法

该方法是建立在Fourier 分析 的基础上，因此要求被补偿的波形是周期变化的，否则会带来较大误差。通过FFT变换将检测到的一个周期的谐波信号进行分解，得出各次谐波的幅值和相位系数，再将拟抵消的谐波分量进行FFT反变换，即可得到补偿信号。其优点是可以选择拟消除的谐波次数，缺点是具有较长时间的延迟实时性较差。

4）自适应检测法

该方法基于自适应干扰抵消原理，将电压作为参考输入，负荷电流作为原始输入，从负荷电流中减去与电压波形相同的有功分量，得到需要补偿的谐波与无功分量。该自适应检测系统的特点是在电压波形畸变情况下也具有较好的自适应能力，缺点是动态响应速度慢。该方法主要也是针对畸变电流的检测。

5）瞬时空间矢量法

基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法是目前应用最广泛的一种检测方法，最早是由日本学者H.Akagi于1983年提出的。

该方法在只检测无功电流时，可以完全无延时地得出检测结果。检测谐波电流时，因被检测对象电流中谐波的构成和采用的滤波器的不同，会有不同的延时，但延时最多不超过一个电源周期。对于电网中最典型的谐波源，如三相桥整流器，其检测的延时约为1/6周期。可见，该方法具有很好的实时性，基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法简单易行，性能良好，并已趋于完善和成熟，今后仍将占主导地位。

2、补偿电流发生电路

APF工作性能取决于主电路构成元件及其控制系统，当APF主电路确定后，控制方法成为决定其输出性能和效率的关键。补偿电流的产生通常采用基于PWM(脉冲宽度调制)的电压源逆变器(VSI)，其电流控制方法主要有以下几种。

1）三角载波线性控制。它是一种最简单的线性控制方法。它以指令电流与实际补偿电流之间的差值作为调制信号，与高频三角载波相比较，从而得到逆变器开关器件所需要的控制信号。其优点是动态响应率及其谐波频率的高频畸变分量。

2）滞环比较控制，它是将指令电流值与逆变器实际电流输出值之差输入到具体滞环特性的比较器，通过比较器的输出来控制开关的开合，从而达到逆变器输出值实时跟踪指令电流值。与三角载波线性控制相比，滞环比较控制具有开关损耗小，动态响应快等特点。缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环宽带影响。带宽固定时，开关频率会随补偿电流变化而变化，从而引起较大的脉动电流和开关噪声。

3）无差拍控制。这是一种全数字化的控制技术，它利用前一时刻的指令电流和实际补偿电流值，根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻应满足的开关模式其优点是动态响应很快，易于计算机执行，缺点是计算量大，且对系统参数依赖性较大。随着数字信号处理器(DSP)应用的不断普及，这是一种很有前途的控制方法。

以上控制方法中，基于模拟控制技术的三角载波线性控制法和滞环比较控制法是目前有源电力滤波器普遍采用的方法，可以通过多重化技术、自适应滞环等改进措施来克服固有的缺陷，提高其使用效率。基于全数字化控制技术的无差拍控制法随着数字信号处理器(DSP)运算速度的不断提高，也将在有源电力滤波器中得到广泛的应用。近年来，一些学者又提出了基于内模控制、滑模控制及神经网络控制等的非线性控制方法应用于补偿电流产生的方案。这些非线性控制具有良好的应用前景，但在各种负载条件下的补偿特性尚需进一步 研究 。

目前，对有源电力滤波器的 研究 越来越广泛。一方面， 研究 者众多，不仅有高等院校， 研究 所，而且也有许多电力局、大型企业等。另一方面， 研究 涉及谐波检测方法、控制策略、PWM波的形成等有源滤波技术的各个方面，对谐波检测控制方法和谐波检测电路的实现方法 研究 尤其活跃，出现了许多新的方法。这些方法都是旨在提高谐波检测的实时性和检测精度，因为谐波检测方法及谐波检测电路的实时性和检测精度对有源电力滤波器的滤波性能起着决定性的作用。可以预见，有源电力滤波器的谐波检测、控制方法和谐波检测电路的实现方法的 研究 将会成为热点和重点。

第四节 产品工艺特点或流程

有源滤波器通过实时地检测负荷电流，并将所测量的谐波在高性能的控制器中处理，输出负荷中谐波信号，用于控制PWM(脉宽调制)的IGBT功率模块，并通过线路电抗器注人反相位的谐波电流，精确地把谐波电流互相抵消。

有源滤波器由运算放大器、负电阻、负电容、负电感、频率变阻器（FDNR）、广义阻抗变换器（GIC）、负阻抗变换器（NIC）、正阻抗变换器（PIC）、负阻抗倒置器（NII）、正阻抗倒置器（PII）、四种受控源、病态元件极子和零子等有源元件组成。

有源电力滤波器按供电的类型可分为交流有源电力滤波器和直流有源电力滤波器。从与负载联接形式的角度可分为并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器两大类。

有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段。国内外生产和研发该产品的公司很少。国外技术核心的研发，以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成。目前国内的理论方面 研究 较多，产品离工业化、产品化还有一段距离。

第五节 国内外技术未来发展趋势 分析

随着我国对电能质量治理工作的日益重视，有源电力滤波器作为净化电网污染、改善供电质量的一种有效装置，有着广阔的应用前景。

综合现阶段国内外对APF的 研究 和应用，可看出其有如下发展趋势：

1、采用混合型有源电力滤波系统，减小装置的容量以达到降低成本和提高效率的目的；

2、随着电力电子器件的发展、微机控制技术的完善、数字信号处理器(DSP)运算速度的提高以及补偿控制策略的不断改进，将会逐步实现滤波器控制系统的简化与数字化，进一步提高装置的可靠性；

3、随着谐波检测算法向智能化、多功能实用化发展，APF将会实现多功能化，不仅可以补偿系统谐波，还可以补偿无功电流，抑制闪变，稳定系统电压等；

4、对谐波理论的进一步 研究 ，完善现有的谐波检测理论体系并建立新体系，提出新的检测方法和控制策略，进一步发展在线测量谐波电流的技术和产品。

治理电力系统污染，减少和消除电网的谐波危害，维护“绿色”的电网环境，成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统 研究 领域所面临的重大课题。

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