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堅強智能電網是應對電能質量需求變化的挑戰

發布日期:2014-10-30 09:20:00 瀏覽次數:

“隨著經濟社會發展(包括電網技術發展),人們對電能質量的認識也在不斷發展,在不同時期對電能質量的要求也不相同?!崩顫勒f,在目前的電能使用中,電力負荷發生了非常大的變化。由于工業企業不斷發展和民用電力結構的變化,電力系統出現了非線性用電情況增多、沖擊性負荷增多的現象。這使得電力網絡系統中的電壓和電流經常發生異常的變化和波動,造成了輸變電線路的供電不平衡等問題,使電能質量受到干擾和污染。

  新能源大規模應用,也使電網的非線性、波動性日趨嚴重。新能源中的風力變流器、光伏逆變器都是通過半導體功率開關器件的開通和關斷,把直流或頻率變化的電能轉化為50赫茲交流電能,在此逆變環節會產生諧波、三相不平衡等電能質量問題。另外新能源發電的啟停、功率頻繁變化都會引起電網電壓發生較大波動;甚至當發生用電故障時,電網電壓的暫態過程極易引發新能源發電單元的大規模脫網,放大故障規模、范圍。

  為滿足隨經濟社會發展而變化的電能質量需求,還應該重視用電電能質量。李濤永認為,在客戶側,應從用電系統規劃建設方面進行引導和服務,從設備級進行質量監測和優化治理,引導用戶根據自身用電設備特性和用電協議,配置必需的無功補償設備、諧波治理設備。

  例如對于工業客戶,要求在客戶側配置一定數量的容性無功補償裝置、保持一定水平的功率因數、避免電壓質量惡化;對于發射電流諧波含量較高的電力客戶,可采用增加無源濾波器、有源電力濾波器(APF)、靜止無功補償裝置(SVC)等無源或有源諧波治理手段來提高電能質量。中國電力科學研究院廣泛開展了面向客戶的能效提升、電能質量診斷、分布式光伏接入等服務咨詢工作,除此之外還及時做好了變頻器、逆變器等非線性負荷設備入網前的質量檢驗工作。

  對于不同時代關注的電能質量問題,國網智能電網研究院電工新材料及微電子研究所所長于坤山有過精辟的總結:第一代電網,關注是否有電,即“電壓的有無”;第二代電網,關注電壓合格率、波形質量(諧波)、電壓波動與閃變、三相對稱性、頻率穩定性、以及動態電能質量指標等;第三代電網,關注用戶對電能質量的多元化需求,“定制電力”將逐漸清晰并成為現實。

  電能質量提升面臨哪些問題和需求?于坤山認為主要集中在:電源遠離負荷中心的長距離輸電,解決受端弱系統的無功、電壓問題,提高輸電系統的經濟性,間歇式可再生能源發電并網問題,提高系統的安全穩定性。

  我國風資源豐富地區大多遠離負荷中心,電網規模相對較小,調峰能力低,大規模風電就地利用困難,需要在更大范圍消納。而大規模間歇式電源具有隨機功率波動特性,這種隨機波動性與負荷的波動性疊加,更加大了電網調峰壓力,運行控制困難;間歇式電源尚不具備常規電源對電力系統的支撐能力,大規模接入對電網安全、穩定運行帶來挑戰。

  為適應我國能源分布不均衡、經濟發展存在地區性差異的國情,大電網互聯、遠距離輸電是我國電網發展的典型特征。這也決定了在加強電網建設的同時還需要采用諸如靈活交流輸電、直流輸電、柔性直流輸電等先進電力電子技術和各類系統控制技術,以解決提高輸送能力和電網穩定控制的技術難題。

  先進電力電子技術將極大推動電網技術創新。想要提高現有電網輸送能力和實現電網的安全經濟運行,就需要精心規劃并靈活使用靈活交流輸電、直流輸電和柔性直流輸電等先進技術,積極推動以新材料和新型電力電子器件技術發展而帶動的新一輪電網技術創新?;陔妷涸磽Q流器的柔性直流輸電技術是現階段電網新技術關注的熱點,以此為核心努力實現直流斷路器、直流變換器及其直流電網控制保護技術突破,逐漸構建直流電網技術體系并進行示范應用。

  通過這些技術,預期可以實現一些目標,如提高電網靈活運行與控制的能力;解決配電網輸電功率瓶頸問題;解決可再生能源并網、分布式發電并網、孤島供電、城市電網供電等難題。

  為應對經濟社會發展給電能質量帶來的挑戰,于坤山以及記者采訪的多位專家都表示,需要加強電網建設,積極構建堅強智能電網。


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