電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

藺靜 張卓

【摘要】對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀以及發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了分析，闡述了我國(guó)智能電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)。由于智能電網(wǎng)具有數(shù)字化、信息化等重要特點(diǎn)，因此電力工程技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要手段?；诖?，對(duì)電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電力工程技術(shù)；智能電網(wǎng)；建設(shè)；應(yīng)用

在我國(guó)，智能電網(wǎng)的建設(shè)更是一項(xiàng)緊急的任務(wù)。由于我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，國(guó)土面積很大，且不同的區(qū)域也有不同的發(fā)展步伐，能源資源在全國(guó)范圍內(nèi)的分布很不均勻。因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，應(yīng)該將我國(guó)的實(shí)際情況考慮進(jìn)去，并在了解建設(shè)重點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行循序漸進(jìn)的建設(shè)。目前，我國(guó)的電網(wǎng)公司建設(shè)智能電網(wǎng)的目標(biāo)是"堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)"，也就是將結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架和智能化建設(shè)融合在一起，這個(gè)有機(jī)整體的主要組成部分是發(fā)電、通信、輸變電以及自動(dòng)化調(diào)度等。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)具有以下的特征：第一，綠色環(huán)保。該特點(diǎn)要求將電網(wǎng)資源循環(huán)利用，最大程度地減少對(duì)環(huán)境造成的污染和不良影響。第二，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。架構(gòu)的堅(jiān)固能夠保證在不良的天氣中具有較強(qiáng)的承受能力，并且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成干擾。第三，資源優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化能夠最大程度提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率。第四，自動(dòng)化。電網(wǎng)的自動(dòng)化能夠使其在出現(xiàn)故障的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行診斷和調(diào)節(jié)，從而將故障消除，使其功能恢復(fù)正常。第五，經(jīng)濟(jì)性。智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該綜合各方面的因素，將成本控制在最合適的范圍內(nèi)，不僅能確保能源的質(zhì)量，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。第六，交互性。

一.電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的總體應(yīng)用

第一，電源領(lǐng)域的應(yīng)用。電力工程技術(shù)能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的各種設(shè)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。

第二，輸電中的應(yīng)用。由于智能電網(wǎng)要求具有較高質(zhì)量的電能以及較為穩(wěn)定的電網(wǎng)工作狀態(tài)，而實(shí)現(xiàn)這些要求需要電力工程技術(shù)中的諧波抑制技術(shù)以及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的支持和配合。另外，電力工程中也不斷出現(xiàn)新的裝置，例如，超導(dǎo)無(wú)功補(bǔ)償裝置以及薄型交流變換器等。有一些國(guó)家在一些輸電工程中由于線路比較長(zhǎng)，或者是輸電的容量比較大時(shí)，一般都是通過(guò)直流電的輸電方式來(lái)進(jìn)行的。在我國(guó)輸電線路的建設(shè)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(shè)備的應(yīng)用，大大提高了電網(wǎng)輸送的穩(wěn)定性以及容量。這些裝置用在配電網(wǎng)中，能夠防止電網(wǎng)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(wǎng)的建設(shè)要求相符合，因此，能夠在智能電網(wǎng)建設(shè)中加以應(yīng)用。

第三，發(fā)電中的應(yīng)用。電力工程技術(shù)是一種現(xiàn)代的新技術(shù)，它通過(guò)電力和電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化以及控制，大大降低了能量的消耗量，同時(shí)還能減少機(jī)電設(shè)備的使用，工作效率也因而提高。目前，很多半導(dǎo)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(fā)展，在電力工程技術(shù)中出現(xiàn)了各種各樣的新技術(shù)，例如以高壓變頻為代表的電氣傳動(dòng)技術(shù)，以SVC為代表的柔性交流輸電技術(shù)，以智能開關(guān)為代表的同步開斷技術(shù)，以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)，以動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的用戶電力技術(shù)以及靜止無(wú)功發(fā)生器等。

二、電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用

第一，柔性交流輸電技術(shù)。該技術(shù)是將清潔度高的新能源等輸入電網(wǎng)中的主要技術(shù)，它是在微處理以及微電子技術(shù)，電力技術(shù)、電子技術(shù)以及相關(guān)的通信和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的能夠?qū)涣鬏旊妼?shí)現(xiàn)靈活控制的技術(shù)。因?yàn)槲覈?guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)主要基礎(chǔ)是電壓很高的輸變電，在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中需要將一些新的清潔能源輸進(jìn)去，并實(shí)現(xiàn)能源的隔離等，而柔性交流輸電則適應(yīng)了這種要求，在智能電網(wǎng)建設(shè)中的需求不斷增長(zhǎng)。將電力工程技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中各種參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，輸電過(guò)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。

第二，電能的質(zhì)量?jī)?yōu)化技術(shù)。該技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，需要建立在電能的質(zhì)量等級(jí)劃分以及評(píng)估方法體系的完善的基礎(chǔ)上，對(duì)供用電的接口所具備的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行分析，從而建立起用戶經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)等級(jí)這兩個(gè)評(píng)估體系，并借助法律法規(guī)的不斷完善，來(lái)促使智能電網(wǎng)的建設(shè)往經(jīng)濟(jì)且優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。電能的質(zhì)量?jī)?yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，具體涵蓋了直流有源濾波器相關(guān)技術(shù)、自適應(yīng)靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)、電氣化鐵道平衡供電技術(shù)、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器以及連續(xù)調(diào)諧濾波器關(guān)鍵技術(shù)等。

第三，能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。未來(lái)社會(huì)中的能源發(fā)展方向應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)能源。也就是將能源的消耗量以及對(duì)環(huán)境的排放和污染控制在最低水平上，低碳經(jīng)濟(jì)能源的核心是在能量的轉(zhuǎn)換上采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。目前，太陽(yáng)能與風(fēng)能等自然能源已經(jīng)成了世界上利用最多的用于能量轉(zhuǎn)換的能源。

第四，高壓直流輸電技術(shù)。當(dāng)前的直流輸電系統(tǒng)中，很多環(huán)節(jié)都采用交流電，但是輸電過(guò)程是用直流電的。采用該技術(shù)能夠利用控制換流器，實(shí)現(xiàn)整流或者逆變的工作狀態(tài)。一些重量比較輕的直流輸電系統(tǒng)中，換流器一般是由一些可以關(guān)斷的元件組成的，它有利于提高輸送的穩(wěn)定性，且具有較高的經(jīng)濟(jì)性能。能夠應(yīng)用在遠(yuǎn)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(shù)在我國(guó)的遠(yuǎn)距離輸電中應(yīng)用很廣泛，其應(yīng)用趨勢(shì)將不斷地向更遠(yuǎn)距離以及更大容量的輸電工程中發(fā)展。

三、關(guān)鍵的電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

第一，串聯(lián)補(bǔ)償中的工程應(yīng)用。伊馮500kV TCSC項(xiàng)目是國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的國(guó)家級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目是由C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd建立，將伊馮500kV TCSC項(xiàng)目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW，用于該項(xiàng)目的TCSC設(shè)備，都是由中國(guó)獨(dú)立設(shè)計(jì)、發(fā)展、組裝和調(diào)試的。這個(gè)設(shè)備的成功運(yùn)營(yíng)表明中國(guó)已經(jīng)精通了適應(yīng)高寒地區(qū)的全套大容量可控串補(bǔ)的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了HV TCSC的工業(yè)化應(yīng)用。

第二，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓こ虘?yīng)用。C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd完成了無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)的研究，這一設(shè)備是中國(guó)裝機(jī)容量最大的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，而且成功將無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)用于運(yùn)營(yíng)之中。聯(lián)眾不銹鋼公司將無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)用在實(shí)際中。這些設(shè)備有效解決了由設(shè)備中的脈動(dòng)負(fù)載（像熔爐的特高壓電動(dòng)）引起的電力質(zhì)量問(wèn)題（問(wèn)題包括無(wú)功功率影響，電壓波動(dòng)和閃爍，將大量的逆序列和諧波注入電網(wǎng)中）。因此設(shè)備可確保工程安全運(yùn)營(yíng)，聯(lián)眾不銹鋼公司每年有2千萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)利益。在成功運(yùn)營(yíng)后，這些設(shè)備有效地消除了電力質(zhì)量問(wèn)題。

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)在我國(guó)建設(shè)中的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)的分析，提出了電力工程在智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要應(yīng)用，對(duì)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的總體應(yīng)用、具體技術(shù)應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。通過(guò)實(shí)例表明，電力工程技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)智能化電網(wǎng)的建設(shè)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

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