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智能电网中电力设备及其技术发展分析

作者:时间:2012-10-31来源:网络收藏

近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛应用,已在世界范围内形成共识。由于尚处于起步阶段,国际上对其还没有达成统一而明确的定义。从技术和应用的角度看,世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点,是将先进的传感测量技术、信息通信技术、决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。作为一个完整的电力系统,智能电网涵盖发、输、变、配和用全流程,各个环节中涉及大量的和关键技术。智能,从狭义上来说,是具有信息获取或传输,并能进行逻辑判断的,而广义上,则可以认为是适应和支持智能电网新特点的有电力设备。实际上,就智能电网相关的各种硬件设施,比如高度的电力设备自动化,各国一直都在进行相关的建设。智能电网具有系统整合的特点和趋势,将涉及到的各个单元或是部件整合成一个能智能化工作的系统,如智能配电系统,数字化变电站ビ没У缂刍ザ系统等,这些系统中已经包含多种智能单元和部件,整合后的系统可能同时包含多个当前电力系统一、二次设备。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/200887.htm

本文简要和介绍了支持智能电网的各项新设备(新技术)包含各种新型能源发电和接入设备,超导、复合材料传输设备,储能设备,新型电力电子设备,信息量测和传输设备,以及诸如智能电表、智能终端和智能管理终端等。其中部分技术和设备在智能电网概念提出之前就已经出现,但作为智能电网建设的重要组成或实现智能电网的重要手段,在本文中也进行了相应介绍。

国内外智能电网的侧重区别

智能电网中电力设备及其技术的驱动可以用“环境决定侧重×Χ染龆ㄋ俣”来概括。后半句表明政府意图对智能电网发展的决策和重视程度决定智能电网和各项技术的速度,而前面半句,则表明智能电网的发展应与国情相适应,智能电力设备技术的发展也与智能电网的侧重相匹配。

美国智能电网环境的特点是分布式发电比重快速上升与完全竞争性的电力市场,因此注重用户侧和配电智能设备,相关技术开发和应用也着重这两部分。在美国“grid2030“智能电网规划中,美国智能电网的电力设备主要围绕如智能电表、智能终端、智能配电网设备以及超导和储能等方面。欧洲国家智能电网建设主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源的快速发展,把可再生能源、分布式电源的接入以及碳的零排放等环保问题作为重点,因此优先发展新能源接入与控制相关设备及技术。日本和韩国将智能变电站、配电网的自愈控制相关设备,以及大规模太阳能等新能源开发的保护与控制设备作为研究重点。由于我国能源与用电负荷分布的情况以及网、售合并的垄断性电力环境,导致智能电网规划侧重长距离、高电压输变电的发展,但同时智能用电双向互动、分布式电源,即插即用,接入的需求及电力市场化改革,也极大推动配用电设备的发展,如智能电表及双向通信网络的广泛建设。

智能电力设备发展现状

智能电网作为一个整体,无论侧重点在哪个部分,都需要众多先进的智能电力设备的支持。勃唱

发电方面

智能电网在发电方面涉及的电气设备包括各种可再生能源能量转换设备,安全、可靠并网接入设备以及储能设备。*

各种新能源和分布式发电技术设备,如微型燃气轮机、燃料电池(微透平ā⑻阳能光伏发电(太阳板)、风力发电(风机)、生物质能发电设备、海洋能发电设备和地热发电设备等。―

智能保护与控制类设备∪缡字型保护继电器、智能分接头变换器、动态分布式电力控制设备等。┆

各种大容量储能及高效能量转换装置,如蓄电池储能、超级电容器、超导储能、飞轮储能∫约叭剂系绯鬲「呷萘看⑶狻⒏咝Ф次电池等设备。

以分布式发电系统为例,如图1所示,发电部分、功率调节部分有多个逆变器,其中功率转换和控制装置又包含诸多核心设备,如各种大功率高性能变流器、大功率风力发电机的励磁与控制器、风力发电用永磁发电机变速调速装置、大功率并网逆变器、储能装置以及电网的连接设备,燃料电池、电能输出波形质量设备,电压跌落隔离和保护设备等。对于大功率燃料电池系统≡蛏婕靶碌牡缏吠仄恕⒅悄芗成功率变流器和智能系统级控制设备。

智能电网中电力设备及其技术发展分析

图1 分布式发电、储能及转化系统

输电方面

智能电网网架建设,既要发展大容量远距离低损耗输电技术,也要考虑大规模间歇式新能源接入对输电网的影响,主要集中于柔性交流输电及其相应柔性交流输电设备,高压、特高压直流输电以及高温超导技术等,前两项涉及大量的电力电子设备,最后一项同时涉及新材料和复合材料等关键技术和设备。*í锚豹蔼

FACTS技术及设备

柔性交流输电技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物,是智能电力设备在输电部分应用的体现。该技术采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数,如电压、相位差、电抗等,进行灵活快速的适时控制,以期实现输送功率合理分配,降低功率损耗和发电成本,大幅度提高系统稳定和可靠性。目前已成功应用或正在开发研究的装置有十几种,如静止无功补偿器(SVC)、静止调相机(STATCOM)、静止快速励磁器(PSS)、串联补偿器(SSSC)、统一潮流控制器(UPFC)、晶闸管控制串联电容器(TCSC)、晶闸管控制申联电抗器(TCSR)和可转换静止补偿器(CSC)等。

近年来,该技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。但FACTS技术的应用还局限于个别工程,如果大规模应用FACTS装置,还要解决一些全局性的技术问题,例如多个FACTS装置控制系统的协调配合问题,FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题等。随着智能电网的发展以及电力电子器件的性能提高和造价降低,FACTS装置和设备会在未来输电领域大规模应用。―姜氮釜

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