市场调研机构公司关于电能质量市场销售情况的报告

图12 我国谐波治理设备市场规模情况

第二节 有源滤波器市场需求现状与前景展望

谐波治理设备可分为无源滤波器和有源滤波器。在应用的行业领域中无源滤波装置仍占主导地位，但有源滤波是未来发展的方向。目前地铁行业谐波治理已经主要采用有源滤波装置，对电能质量要求较高的汽车制造、纺织、烟草、油田、电信、精密电子、水处理等行业、以及医院、大型场馆、商务写字楼、大型酒店等公共建筑逐渐的已经有一定规模的应用。未来如石油、化工、冶金、风电场等行业将有巨大的开拓前景。

表9 有源滤波器与无源滤波器的比较 特性\\产品 无源滤波器 有源电力滤波器 由单调滤波器和高通滤波器组采用电力电子装置进行谐波构造与原理 成的装置进行谐波补偿 补偿 仅对某些次谐波有好的补偿效不局限于某些次谐波的补谐波补偿效果 果好，当谐波成分变化时补偿效偿，而且对变化的谐波进行果变差 迅速的动态跟踪补偿 电网阻抗的影补偿特性受电网阻抗的影响很补偿特性不受电网阻抗的影响 大 响 特定频率下，电网阻抗和LC滤谐振现象 波器之间发生并联或串联谐振，与系统电网无谐振现象 从而使谐波电流和电压放大 虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等技术缺陷，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

作为改善供电质量的一项关键技术，目前有源电力滤波器在日本、美国、德国等发达工业国家已广泛用于国民经济的各个生产部门，并且谐波补偿的次数逐步提高，单机装置的容量也逐步提高，其应用领域正从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。

随着科学技术的发展，功率电子元件的成本下降，有源滤波装置对于无源产品具有的技术优势，有源滤波装置一定会在谐波治理上占主导地位的。

图13 截止至2013年无源滤波装置占比

截止2013年，无源滤波装置仍占滤波治理市场的85％左右，有源滤波装置占15％，未来无源滤波装置比重将进一步降低，到2016年，预计有源滤波装置与无源滤波装置的比例将达到1：2左右。

第三节 有源滤波器发展障碍分析

有源滤波器的应用范围很广，从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业，到煤矿，造纸，化工，玻璃，纺织以及电子和大规模集成电路芯片制造企业，以及IT业所需的大量计算机服务器等，都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行。

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。目前在国内提供有源滤波器销售服务的主要是外资企业，即ABB中国投资有限公司（上海）的低压产品部，芬兰NOKIANCAPACITOR公司，以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构。这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务，而其技术核心的研发，以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成。并且设备的价位很高，给各用户安全高效的生产运行，以及技术革新，新生产线的引进等设置了较大的资金障碍。 第四节 谐波治理设备市场竞争格局

技术发展水平的差距，导致了大部分高端电能质量产品市场仍然被外资企业占据，而国内企业则在一些技术含量较低的产品市场上相互竞争。以低压电能质量治理设备为例：低压滤波器，特别是有源电力滤波器市场，80％的市场份额被外资企业所占据；而低压无功补偿设备市场上则是大量本土企业的竞争。

目前，有源电力滤波行业尚处于市场培育期，竞争格局尚处初级阶段。有源滤波设备市场仍以国外产品为主，ABB、西门子、施耐德等欧美龙头企业占据国内市场主流地位，但因进口产品单价与维保费用极高，国内用户承受能力有限导致有源滤波市场尚未形成。国内一些电气企业正逐步进入有源滤波市场。 第五节 谐波治理设备技术水平分析 一、谐波治理技术水平分析

谐波治理技术的演变大致经历了以下几个阶段： （一）第一阶段

主要针对高压专线电网中的谐波问题，电弧炉、中频炉等大容量非线性负荷，谐波的治理技术采用无源滤波技术—LC 滤波回路，主要通过了解电网线路阻抗，有针对性地设计特征次谐波LC 滤波回路，该技术的谐波滤除率对设计的方案、元器件性能、检测数据有较高的要求，由于公用电网结构复杂，对设计方案和设备的要求更高，当前的滤波回路可以消除70％左右的电网谐波。 （二）第二阶段

采用电容器回路安装电抗器的技术保护补偿电容器来达到抑制谐波的作用，其一般只能最多减少30％左右的谐波流入电网，因此该技术不能减少谐波源增加对公用电网所造成的危害。 （三）第三阶段

随着谐波问题逐渐由专用电网向公用电网转移，有源滤波技术得到了快速发展，成为目前行业技术发展的主流，主要原因在于：一方面，公用电网负载容量普遍较小、数量众多，产生的谐波次数和谐波量波动大，采用无源滤波技术不但不能解决谐波问题而且有可能引起谐振；另一方面，公用电网无功补偿大多采用集中补偿，谐波抑制技术容易造成补偿回路过载，而有源滤波技术从补偿电网中检测出谐波电流和基波无功，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波成分，同时动态补偿基波无功功率，使电网无功功率因数达0.99。有源滤波技术能对频率和幅值都变化的谐波及无

功功率进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。清华大学、浙江大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学和华北电力大学等高校相继开展了有源滤波技术的理论研究和实际应用。现在有少数几个企业能生产有源滤波装置，国内企业同类产品容量一般为50A～200A，响应时间20ms，可动态滤除2～25次谐波。 二、谐波治理设备技术发展趋势

工业供电质量要求越来越高、大量分布式发电接入电网、智能电网的建设和发展等因素赋予了谐波治理技术新的发展方向和内容，主要体现在以下6个方面：

（1）谐波抑制将在谐波源处进行消除。谐波主动治理技术将会得到越来越多的重视，很多工业负载在进行规划时将采取合适的低谐波技术方案，以降低谐波带来的负面影响，以及治理谐波带来的额外成本。

（2）中高压谐波抑制技术的进步及应用。目前在我国低压配网（380V）侧的谐波抑制技术已进入工业实用化进程，相关技术逐渐成熟。但在6kV、10kV等中高压配网的谐波治理技术的应用研究还须进一步完善，特别是输电系统的谐波抑制技术。

（3）谐波抑制技术的工业化进程。谐波抑制技术的核心是电力电子器件的控制技术，而电力电子器件的安全和可靠运行是先进谐波抑制装置工作的前提。由于工业现场环境恶劣，功率开关器件工作频率较高，电力电子器件可靠性的分析变得较为复杂。因此，电力电子装置在工业应用中的可靠性及其抗干扰设计方法值得进一步深入研究。

（4）高次谐波抑制技术。由于有源电力滤波器输出频率带宽的限制，目前高次谐波抑制技术主要采用无源电力滤波器进行滤除。在PWM整流方式的工业场合（如高速铁路牵引供电系统），开关频率整数次及其他高次谐波含量较突出，容易引起谐振现象。由此带来高次谐波的有源抑制技术的研究。

（5）新能源分布式发电带来的谐波污染。随着新能源分布式发电系统的建设与发展，在一定程度上缓解了负荷快速增长给集中发电机组建设的压力，同时也给电网的运行和调度及电能质量带来了一些影响，太阳能、风能分布式发电系统的谐波分布特性及其谐波治理技术有待深入探讨。

（6）谐波抑制技术与智能电网。智能电网已被提升到国家能源战略高度，电能质量及电能可靠性作为智能电网的重要内容，谐波治理技术在智能电网中将大有作为，智能电网中的谐波抑制新技术值得深入研究与创新。

小结： （1）谐波抑制技术的基础理论已形成，谐波抑制领域涌现了众多理论成果。拓扑结构、建模分析、谐波检测、控制方法、系统参数设计、稳定性分析等方面已取得了丰富的理论成果，为谐波抑制技术的实用化奠定了良好的基础；

（2）加强谐波治理技术装备化进程。当前先进谐波治理技术应用仅侧重于配电网低压系统，中高压系统的有源滤波谐波治理装置的工程应用有待进一步推动和发展；

（3）新时期出现新的谐波抑制问题，需要多学科知识交叉融合。电力电子技术的进步与发展，将出现新的谐波源，则新的谐波抑制技术有待于挖掘。分布式发电系统的谐波、智能电网的谐波问题等需要深入研究，谐波抑制技术需要多学科知识交叉融合，发现与研究新的谐波治理理论与技术。