有關(guān)架空輸電線路輸電能力問題的分析

巨立廣

摘 要：目前在我國的節(jié)能減排政策影響下，電源的發(fā)展方向有了巨大的改變，風(fēng)力發(fā)電的憑借其可再生并且屬于清潔能源的特性得到了越來越多的重視。風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍，但風(fēng)力發(fā)電依舊有其不足之處，首先是風(fēng)力發(fā)電對風(fēng)速的要求比較嚴(yán)格，其本身所具有的不可控制性對輸電線路的輸電能力有很大的影響。因此，架空輸電線路輸電能力的研究已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]輸電線路；輸電能力；風(fēng)力發(fā)電

在如今的電力行業(yè)中，能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化已經(jīng)逐漸步入正軌，風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物能源等都在逐漸得到認(rèn)可和重視。風(fēng)力發(fā)電則由于其本身所具有的許多優(yōu)點(diǎn)在輸電系統(tǒng)中得到了越來越多的應(yīng)用，在輸電系統(tǒng)應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電還要注意電網(wǎng)的輸電能力。相對于電力能源的發(fā)展來說，電網(wǎng)輸電能力的建設(shè)卻相對滯后，對架空輸電線路輸電能力的有效研究，緩解目前電力供求不均衡的狀況是一份十分有價(jià)值有意義的課題。

在輸電線路的技術(shù)應(yīng)用中比較成熟的是DTR動態(tài)熱定值技術(shù)。DTR技術(shù)通過大量的硬件裝置來對輸電線路進(jìn)行測量，并且可以實(shí)現(xiàn)對熱定值的有效跟蹤計(jì)算。但是由于DTR技術(shù)太過依賴硬件設(shè)施導(dǎo)致DTR技術(shù)不能很好的普及，在DTR技術(shù)實(shí)際運(yùn)行的過程中還面臨輸電線路的電壓限制，這些都不利于DTR技術(shù)的有效應(yīng)用。鑒于DTR技術(shù)不能良好運(yùn)用的情況，輸電線路輸電能力的研究只能在減少硬件設(shè)施的情況下實(shí)現(xiàn)輸電線路輸電能力的有效提高與合理安排。

一、風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用中輸電能力的計(jì)算

風(fēng)力發(fā)電是目前科技所能探知到的經(jīng)濟(jì)效益最高的利用可再生能源發(fā)電的技術(shù)，但是由于風(fēng)力的隨機(jī)性和不可控性又局限了風(fēng)力發(fā)電的輸電功率，在整個(gè)電網(wǎng)的輸電過程中往往會由于風(fēng)速的間歇性對電網(wǎng)的輸電能力造成影響。風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵是計(jì)算風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后的整個(gè)電網(wǎng)的輸電能力，風(fēng)速的變化可以對風(fēng)力發(fā)電的輸電能力產(chǎn)生本質(zhì)上的影響，可以改變風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大輸電能力，在風(fēng)力發(fā)電功率增大時(shí)其改變效果更大。在過去的輸電能力計(jì)算過程中，通常是以假設(shè)電源電壓不變的常規(guī)潮流計(jì)算為基礎(chǔ)計(jì)算方式的，這也就是說電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生變化時(shí)電源卻足夠滿足變化的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際情況中的電源電壓卻不可能維持一個(gè)良好的滿足狀態(tài)，所以常規(guī)的潮流計(jì)算方式是有一定偏差的。計(jì)算方式中常規(guī)潮流計(jì)算方式逐漸被擴(kuò)展潮流計(jì)算方式所代替，擴(kuò)展潮流計(jì)算方式對電力系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)模型和各個(gè)部件都做了充分的考慮，將常規(guī)潮流計(jì)算方式和動態(tài)元件方程進(jìn)行聯(lián)立并求出系統(tǒng)中的各個(gè)狀態(tài)變量。這個(gè)計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)在于它不僅僅包括關(guān)鍵的動態(tài)元件運(yùn)行特點(diǎn)，還在穩(wěn)定條件下將運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化為方程問題加以計(jì)算，為電力系統(tǒng)的電壓運(yùn)行特征提供了穩(wěn)定準(zhǔn)確的表達(dá)方式。常規(guī)潮流的計(jì)算方式讓基于常規(guī)潮流計(jì)算方式的電網(wǎng)輸電能力結(jié)果也偏離實(shí)際情況，擴(kuò)展潮流的計(jì)算方式相對于常規(guī)潮流的計(jì)算方式的優(yōu)勢在于：能將動態(tài)元件的特性以方程式加入到潮流計(jì)算中去，比常規(guī)潮流的計(jì)算方式更完整的表述了電力系統(tǒng)的模型架構(gòu)。擴(kuò)展潮流計(jì)算方式還能將常規(guī)潮流計(jì)算方式與動態(tài)元件的運(yùn)行狀態(tài)以方程式來求穩(wěn)態(tài)的解，同時(shí)比常規(guī)潮流的計(jì)算方式得到了更多的信息。

二、輸電線路輸電能力的問題

輸電線路的熱載荷能力需要DTR技術(shù)的日益成熟來定值，DTR技術(shù)還需要深入研究才能與輸電線路的荷載能力相互結(jié)合，而且風(fēng)力發(fā)電的模式運(yùn)用已經(jīng)很普及，在建設(shè)大型風(fēng)力發(fā)電場的情況下，電網(wǎng)輸電的能力研究依舊有許多問題亟待解決?？梢詮囊韵聨追矫嫒胧郑?/p>

1.DTR技術(shù)的成熟需要大量的硬件設(shè)備來支持，DTR的運(yùn)行要對環(huán)境中的溫度風(fēng)速等各個(gè)條件進(jìn)行測量，所以昂貴的設(shè)施投入和設(shè)備維護(hù)是必須的，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因DTR技術(shù)只能在少數(shù)的輸電線路中運(yùn)用，電網(wǎng)系統(tǒng)中大多還是沿用過去的保守方式。DTR的條件局限性在很大程度上就制約了電網(wǎng)的輸電能力。

2.風(fēng)能的不可控性讓風(fēng)力發(fā)電的輸出功率也呈現(xiàn)出間歇性，這對風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展帶來了不好的影響，隨著風(fēng)力發(fā)電的普及，其規(guī)模也在逐漸的變大，風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)電網(wǎng)的應(yīng)用比例也在逐年增加，所以精確的風(fēng)速測量預(yù)算對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)來說是必須的。良好的計(jì)算能力和精確的預(yù)測結(jié)果會更有利于風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行，也能保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電力供應(yīng)狀態(tài)良好維持。

三、輸電線路輸電能力的問題研究

電力系統(tǒng)中關(guān)于架空輸電線路輸電能力的研究可以從以下兩方面來分析：一是關(guān)鍵輸電線路斷面的輸電能力的計(jì)算，二是對電網(wǎng)中關(guān)鍵輸電線路的荷載進(jìn)行定值分析。針對關(guān)鍵輸電線路斷面的輸電能力的計(jì)算問題，首先應(yīng)該對風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測，然后在其預(yù)測的基礎(chǔ)內(nèi)容上考慮風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電功率對關(guān)鍵輸電線路斷面的輸電能力的影響。針對電網(wǎng)中關(guān)鍵輸電線路的荷載進(jìn)行定值分析問題，應(yīng)該首先對熱定值的實(shí)時(shí)作用進(jìn)行研究，然后在其內(nèi)容基礎(chǔ)上考慮綜合的電壓和功率穩(wěn)定限制的輸電能力的定值。輸電線路的熱載荷能力是與實(shí)時(shí)環(huán)境條件有直接的關(guān)系的，其參數(shù)計(jì)算內(nèi)容反映了風(fēng)向風(fēng)速和日照等氣候條件對輸電線路的作用。在輸電線路的溫度和荷載可以計(jì)算測量的情況下，通過正確的計(jì)算方法就可以得出輸電線路的穩(wěn)態(tài)長短期熱定值。在獲得輸電線路的穩(wěn)態(tài)長短期熱定值的基礎(chǔ)上考慮到電壓和功率的約束問題，就可以得出在運(yùn)行狀態(tài)下輸電線路荷載的定值和計(jì)算方法。風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)中對風(fēng)速的預(yù)測和計(jì)算是整個(gè)研究項(xiàng)目的關(guān)鍵所在，對風(fēng)速的計(jì)算越精確就越能避免風(fēng)力發(fā)電的不利特性對電力系統(tǒng)的影響，進(jìn)而就可以提高輸電線路的輸電能力。這樣就可以避免很多不必要的測量環(huán)節(jié)，可以節(jié)省較大的資源，減少了許多硬件設(shè)施的投入，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

四、結(jié)語

本文在風(fēng)力發(fā)電的背景下針對輸電線路的荷載定值做出了分析，考慮到電力系統(tǒng)的運(yùn)行和機(jī)制的完善性，會有效的提高電力系統(tǒng)的安全性和靈活性。還研究了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的輸電能力強(qiáng)弱的原因，找出了最大輸電能力的計(jì)算方式，也對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一些問題提出了解決策略，針對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)考慮到了更多未解困難和發(fā)展法相，希望廣大業(yè)內(nèi)人士在研究的過程中發(fā)現(xiàn)更多有價(jià)值的問題，為架空輸電線路輸電能力的研究做出更巨大的貢獻(xiàn)。

同時(shí)我們應(yīng)該注意到，輸電線路其實(shí)還是相對脆弱的，日常維護(hù)應(yīng)考慮最易發(fā)生故障的原因及相應(yīng)的解決方案，在實(shí)際運(yùn)行中依然還有很多問題，有待我們及時(shí)總結(jié)。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們對供電可靠性、穩(wěn)定性的要求越來越高，也就帶來了對輸電線路運(yùn)行維護(hù)的工作會越來越艱巨，引起電力部門的足夠重視的同時(shí)，也要依靠社會其他力量，加強(qiáng)科研院所對輸電網(wǎng)的研究，堅(jiān)決抵制人為對輸電線路的破壞，如有必要可以動用法律武器維護(hù)人民利益。

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