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芻議電力工程技術在智能電網建設中的應用

發布時間:2014-11-26 11:37所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

摘要:對智能電網的建設現狀以及發展的趨勢進行了分析,闡述了我國智能電網的技術特點。由于智能電網具有數字化、信息化等重要特點,因此電力工程

  摘要:對智能電網的建設現狀以及發展的趨勢進行了分析,闡述了我國智能電網的技術特點。由于智能電網具有數字化、信息化等重要特點,因此電力工程技術是智能電網建設的重要手段。基于此,對電力工程技術在智能電網中的應用進行了探討。

  論文關鍵詞:電力工程技術;智能電網;建設;應用

  一、智能電網概述

  目前,全世界范圍內的氣候變化越來越頻繁,且由于人口的劇增,能源的供應也越來越緊缺,因此,智能電網在全球中不斷地被關注。在幾年前,美國政府為了恢復經濟的良好運行,將智能電網的建設作為核心策略,來解決由于能源引起的危機,并利用它來促進其他產業的健康發展。在我國,智能電網的建設更是一項緊急的任務。由于我國是世界上人口最多的國家,國土面積很大,且不同的區域也有不同的發展步伐,能源資源在全國范圍內的分布很不均勻。因此,在智能電網的建設中,應該將我國的實際情況考慮進去,并在了解建設重點的基礎上進行循序漸進的建設。目前,我國的電網公司建設智能電網的目標是“堅強智能電網”,也就是將結構堅強的網架和智能化建設融合在一起,這個有機整體的主要組成部分是發電、通信、輸變電以及自動化調度等。

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  結合我國的國情,我國的智能電網建設應具有以下的特征:第一,綠色環保。該特點要求將電網資源循環利用,最大程度地減少對環境造成的污染和不良影響。第二,結構堅固。架構的堅固能夠保證在不良的天氣中具有較強的承受能力,并且不會對電網的正常運行造成干擾。第三,資源優化。實現資源的優化能夠最大程度提高電網運行的效率。第四,自動化。電網的自動化能夠使其在出現故障的時候自動進行診斷和調節,從而將故障消除,使其功能恢復正常。第五,經濟性。智能電網建設應該綜合各方面的因素,將成本控制在最合適的范圍內,不僅能確保能源的質量,還能提高經濟效益。第六,交互性。該特性是指在能源的供應中,建立起市場和用戶之間的交流模式,以根據用戶的具體需求,不斷優化服務質量。

  二、電力工程技術在智能電網建設中的總體應用

  第一,電源領域的應用。電力工程技術能夠為智能電網的各種設備提供不同的電源。具體包括直流、變頻以及恒頻的交流電源等。例如,在蓄電池充電中,一般是采用直流電源,在變電所的操作中,既可以采用直流電源,也能用交流電源,而在大型或者小型的計算機中,可以采用高頻的開關電源。

  第二,輸電中的應用。由于智能電網要求具有較高質量的電能以及較為穩定的電網工作狀態,而實現這些要求需要電力工程技術中的諧波抑制技術以及無功補償技術的支持和配合。另外,電力工程中也不斷出現新的裝置,例如,超導無功補償裝置以及薄型交流變換器等。有一些國家在一些輸電工程中由于線路比較長,或者是輸電的容量比較大時,一般都是通過直流電的輸電方式來進行的。在我國輸電線路的建設工作中,尤其是一些高壓直流電的輸電線路,通常都利用晶閘管變流裝置作為送電與受電兩端的整流閥和逆變閥裝置。這些設備的應用,大大提高了電網輸送的穩定性以及容量。這些裝置用在配電網中,能夠防止電網突然間停電,或者電壓的突然降低和閃變,從而提高了供電的效果。這些功能和智能電網的建設要求相符合,因此,能夠在智能電網建設中加以應用。

  第三,發電中的應用。電力工程技術是一種現代的新技術,它通過電力和電子設備,實現電能的轉化以及控制,大大降低了能量的消耗量,同時還能減少機電設備的使用,工作效率也因而提高。目前,很多半導體的功率元器件的容量都大大提高了,并且向著高壓化的方向發展,在電力工程技術中出現了各種各樣的新技術,例如以高壓變頻為代表的電氣傳動技術,以SVC為代表的柔性交流輸電技術,以智能開關為代表的同步開斷技術,以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術,以動態電壓恢復器為代表的用戶電力技術以及靜止無功發生器等。

  三、電力工程技術在智能電網建設中的具體應用

  第一,電能的質量優化技術。該技術在智能電網建設中的應用,需要建立在電能的質量等級劃分以及評估方法體系的完善的基礎上,對供用電的接口所具備的經濟性能進行分析,從而建立起用戶經濟性以及技術等級這兩個評估體系,并借助法律法規的不斷完善,來促使智能電網的建設往經濟且優質的方向發展。電能的質量優化技術的應用,具體涵蓋了直流有源濾波器相關技術、自適應靜止無功補償技術、電氣化鐵道平衡供電技術、統一電能質量控制器以及連續調諧濾波器關鍵技術等。這些技術能夠使得電能的質量大大提高,并且降低了其使用的成本,從而具有較大的應用市場。

  第二,柔性交流輸電技術。該技術是將清潔度高的新能源等輸入電網中的主要技術,它是在微處理以及微電子技術,電力技術、電子技術以及相關的通信和控制技術的基礎上形成的能夠對交流輸電實現靈活控制的技術。因為我國的智能電網建設主要基礎是電壓很高的輸變電,在整個建設過程中需要將一些新的清潔能源輸進去,并實現能源的隔離等,而柔性交流輸電則適應了這種要求,在智能電網建設中的需求不斷增長。將電力工程技術和先進的控制技術結合起來,能夠實現對電網中各種參數的控制和調節,從而促進了電網的穩定運行,輸電過程中的損耗也大大降低,并且輸電線路的輸送能力也提高了。

  第三,高壓直流輸電技術。當前的直流輸電系統中,很多環節都采用交流電,但是輸電過程是用直流電的。采用該技術能夠利用控制換流器,實現整流或者逆變的工作狀態。一些重量比較輕的直流輸電系統中,換流器一般是由一些可以關斷的元件組成的,它有利于提高輸送的穩定性,且具有較高的經濟性能。能夠應用在遠距離或者近距離直流輸電工程中,還能為一些孤立的地域例如海島供電。高壓直流輸電技術在我國的遠距離輸電中應用很廣泛,其應用趨勢將不斷地向更遠距離以及更大容量的輸電工程中發展。

  第四,能源轉換技術。未來社會中的能源發展方向應該是實現低碳經濟能源。也就是將能源的消耗量以及對環境的排放和污染控制在最低水平上,低碳經濟能源的核心是在能量的轉換上采用先進技術對其進行創新,實現能源的高效利用。目前,太陽能與風能等自然能源已經成了世界上利用最多的用于能量轉換的能源。

  目前,我國將具有很大規模電場的并網技術作為主要的開發技術,從發展趨勢來看,電網未來的發展方向可能是光伏發電等范圍很大、運行穩定可靠的并網技術。將國內的能量轉化技術和國外對比可以發現,目前我國的能量轉換技術還不成熟,還處于一個初級的發展階段,相關的更多技術還要進一步進行開發實現。在智能電網建設中采用能量轉換技術,其發展的方向是促進對可再生能源的利用,并提高對各種并網技術的利用。

  四、關鍵的電力工程技術在智能電網建設中的應用

  第一,串聯補償中的工程應用。伊馮500kV TCSC項目是國家發改委批準的國家級科學研究項目。該項目是由C-EPRI Science & Technology Co.,Ltd建立,將伊馮500kV TCSC項目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW,用于該項目的TCSC設備,都是由中國獨立設計、發展、組裝和調試的。這個設備的成功運營表明中國已經精通了適應高寒地區的全套大容量可控串補的技術,并實現了HV TCSC的工業化應用。

  第二,并聯補償的工程應用。C-EPRI Science & Technology Co.,Ltd完成了無功補償設備的關鍵技術的研究,這一設備是中國裝機容量最大的無功補償設備,而且成功將無功補償技術用于運營之中。聯眾不銹鋼公司將無功補償設備運用在實際中。這些設備有效解決了由設備中的脈動負載(像熔爐的特高壓電動)引起的電力質量問題(問題包括無功功率影響,電壓波動和閃爍,將大量的逆序列和諧波注入電網中)。因此設備可確保工程安全運營,聯眾不銹鋼公司每年有2千萬的經濟利益。

  第三,常規電力技術的工程應用。北京大型航空公司的電力負載對電壓驟降和短期的電源中斷造成的短暫電力質量問題很敏感。根據這家公司的實際情況,C-EPRI Science & Technology Co.,Ltd.安置兩個常規的電力設備(SSTS 和DVR),通過常規的電力技術解決電力質量問題。在成功運營后,這些設備有效地消除了電力質量問題。

  五、結束語

  本文通過對智能電網在我國建設中的發展趨勢及特點的分析,提出了電力工程在智能電網建設中的重要應用,對在智能電網建設中的總體應用、具體技術應用以及關鍵技術的應用進行了探討。通過實例表明,電力工程技術的應用,對于促進智能化電網的建設,優化能源結構以及提高經濟效益具有重要作用。


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