智能電網的輸電技術及電力設備

發布日期：2017-08-15 來源：網絡瀏覽次數：783

　智能電網網架建設，既要發展大容量遠距離低損耗輸電技術，也要考慮大規模間歇式新能源接入對輸電網的影響，主要集中于柔性交流輸電及其相應柔性交流輸電設備，高壓、特高壓直流輸電以及高溫超導技術等，前兩項涉及大量的電力電子設備，最后一項同時涉及新材料和復合材料等關鍵技術和設備。

　　FACTS技術及設備

　　柔性交流輸電技術是現代電力電子技術與電力系統相結合的產物，是智能電力設備在輸電部分應用的體現。該技術采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數，如電壓、相位差、電抗等，進行靈活快速的適時控制，以期實現輸送功率合理分配，降低功率損耗和發電成本，大幅度提高系統穩定和可靠性。目前已成功應用或正在開發研究的裝置有十幾種，如靜止無功補償器（SVC）、靜止調相機（STATCOM）、靜止快速勵磁器（PSS）、串聯補償器（SSSC）、統一潮流控制器（UPFC）、晶閘管控制串聯電容器（TCSC）、晶閘管控制申聯電抗器（TCSR）和可轉換靜止補償器（CSC）等。

　　近年來，該技術已經在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中得到應用。但FACTS技術的應用還局限于個別工程，如果大規模應用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術問題，例如多個FACTS裝置控制系統的協調配合問題，FACTS裝置與已有的常規控制、繼電保護的銜接問題等。隨著智能電網的發展以及電力電子器件的性能提高和造價降低，FACTS裝置和設備會在未來輸電領域大規模應用。

　　HVDC技術及設備

　　高壓直流輸電是將發電廠發出的交流電通過換流閥變成直流電，然后通過直流輸電線路送至受電端再變成交流電注入受端交流電網。直流輸電核心技術集中于換流站設備，換流站實現了直流輸電工程中直流和交流相互能量轉換　除在交流場具有交流變電站相同設備外，還有以下特有設備，換流閥、控制保護系統、換流變壓器、交流濾波器和無功補償設備、直流濾波器、平波電抗器及直流場設備，而換流閥是換流站中的核心設備，其主要功能是交直流轉換，從最初的汞弧閥發展到現在的電控和光控晶閘管閥，換流閥單位容量在不斷增大。

　　HVDC中的輕型直流輸電系統（LIGHTHVDC）技術目前備受關注，如海上風力發電用岸上輕型高壓直流輸電裝置，采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，可以免除換相失敗的風險，對受端系統的容量沒有要求。未來可用于向孤立小系統，（如海上石油平臺、海島）供電，或在城市配電系統中用于接入燃料電池、光伏發電等分布式電源，是智能電網發展中的重要技術和設備。

　　超導技術及設備

　　智能電網的目標是降低網絡損耗，美國智能電網規劃的一個重要目標是實現以超導為主的骨干網，大幅降低網絡損耗。超導電力技術是利用超導體的無阻高密度載流能力及超導體的超導態和正常態相變的物理特性發展起來的一門新的電力技術，它在實現電力裝置的輕量化、小型化、低能耗和提高電力系統的安全性、穩定性和電力質量等方面具有重要的意義和廣闊的應用前景。超導技術及其發展的各種設備是智能電網發展的重要構成部分和載體。目前，超導電力技術已進入高速發展時期，若干超導電力設備，如超導電纜、超導變壓器、超導限流器、超導磁儲能系統等已在電力系統試運行。表1為超導電力設備的特點及其對電力工業的作用和影響。