电力系统的新技术新趋势

【摘 要】本文从新能源的开发、电力输送、电能储存等几个方面介绍了电力系统的发展方向,展望了未来电力系统的管理、如何提高发电机组的控制水平以及电能质量的新趋势.

【关 键 词】电力系统新能源电能储存现场总线

前言

电力系统发展到今天其主要发展方向主要集中在,新能源的开发、利用；提高电网传输、控制水平；提高发电机组的控制、管理水平等几个方面.

1.新能源的开发、利用

在对相关的资料进行统计时,我们发现国家的人均GDP与与人均的能耗是有着明显的关联的.在下个世纪的中叶,我国如果也想达到发达国家的水平,就一定会出现人均用电水平增长的问题,人们对用电需求量越来越大,在我国相关部门的总体规划中,在2050年时,我国的发电装机应不小于15千瓦,如果能采用传统的火电机组为主的发电模式是无法实现这个目标,因此必须寻找新的发展对策.

1.1日趋严重的资源缺口

我国已取缔石油发电,水电可发容量不足3.7亿千瓦,在相当长的时期内煤碳仍是主要的一次能源,但燃煤生产的环境污染的治理是一个极为困难的问题.此外.煤炭基地资源日益短缺是我国发展火电的又一重要制约因素.

1.2电网可靠性和电能质量的发展趋势

现今电力系统发展有“大机组、大电网、高电压”的特征.近以二十年的世界各国的经验表明,这种趋势不会再继续下去.有研究表明,机组的单机容量和交流输电电压等级的发展已出现饱和趋势,单机容量120MW和电压等级800KV似已达到由电网可靠性决定的极限.尽管现代电网的设计运行技术近年取得了常足发展,但仍不能完全避免大电网的瓦解事故的发生.近几年,世界上的大电网事故仍有发生,有时还造成了灾难性的后果.另一方面,随着生活现代化的进程,对电力供应的可靠性要求日益提高.因此,输电和配电系统的可靠性已成为规划、设计、运行电力系统应考虑的首要因素.

电网发展的另一各重要趋势是：独立发电者（IPP）日益增多,在电力管理体制上进行重大改革,在发电环节引入竞争机制,实施所谓“放松规制”（Dergulation）,在电网管理方面实行所谓第三方介入（ThirdPartAccess）等等.已成为一些国家的潮流,这就要求电网变的更加开放和灵活.所以现代的电网要求“可靠、高效、灵活、开放”.

1.3新型发电技术的重大突破

作为一个可再生能源的世纪,在新世纪开始后,世界的新型发电技术和能源可再生技术都会有新的突破,并且工业应用的规模也将显著增长.到达21世纪的中期时,如果能够顺利的实施可再生能源的发展策略,那么全球电力市场的60%以及燃料市场的40%都将是可再生能源.在研究是我们还发现,太阳能发电技术,风力发电技术、燃料电池发电技术、生物质能发电技术、太阳能与燃料电池相结合的发电技术（利用太阳能从水中分解出氢气利用氢气燃烧发电,从而大幅度的提升电能的存储功能,因此,其也将成为最具发展前景的发电方式.

2.交流输电技术的新发展

作为上个世界80年代出现新型的发电技术,交流输电技术的发展也是十分迅速的,并且这项技术在电力的输送和分配方面都有着广阔的发展前景,其能够真正的实现电能的高效利用,同时还能够充分的利用现有的电网资源.

所谓“灵活的交流输电技术”是指：采用大功率电子器件作为大功率高压开关,与其他电力设备组成FACTS设备,以实现对电力系统参数,如线路阻抗、相位角、功率潮流的连续调节控制,从而大幅度提高输电线路的输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损耗.

3.电能储存技术

作为能够实现电能高效利用的主要途径,除了抽水蓄能方式以外,储能系统的电池储能技术也是实用的,蓄电池和GTO类的器件共同组成的交直流变换器是这项技术的核心部件.电池蓄能系统可以作为调频和调峰的电源,同时也可以作为备用的电源,当然也是可以作为安装在居民家中的不间断电源的.现阶段,全世界已有超过20个BESS在系统中投入运行了,其核心技术为大幅度的提高蓄电池的储能密度,这样就降低了技术的投入成本,同时也延长了系统的使用寿命.通常情况下,蓄电池储能密度能够达到100-200WH/KG,其总体的投入成本1000美元/KW,使用寿命在8-10的范围内.现阶段,我们已经开始了对聚合物薄膜电池、超导储能（ES）、钠-硫电池、飞轮储能（FWES）、镍-锌电池以及锌-空气电池等新型电池的研究工作,如果研究成功,那么就可以更好的提高电能的利用效率.

4.电能质量控制技术

电能的高效利用最关键的一项内容就是向用户提供质量优异并且稳定可靠的电能供应,随着社会的不断进步,这对电能的质量以及供电的安全性和可靠性也提出了更高的要求.在各类企业中,大量的应用了计算机信息系统和可编程控制器等技术,同时也采用了机器人、自动生产线、变频器等精密的加工设备,其对电能质量也提出了很高的要求.当电源出现波动和受到干扰时,它们都会很敏感,一旦供电的质量出现问题时,那么就会降低产品的质量,从而造成严重的经济损失.

电网的扰动和污染主要包括：电压降落（VOLTTAGESAG）,闪变（FLICKER）、脉冲（IMPULSE）、暂态升高（SWELL）、谐波（HARMONICS）以及断电（QUTAGE）.

在全球电子电力技术发展十分迅速的大背景下,在配电系统中已经越来越多的应用到了电子电力设备,这对于做好电能的质量控制工作是十分有利的.这几年来,一些发达国家已经相继提出了“用户电力技术”的概念,也就是说通过借助于电力电子技术来做好电能质量的控制工作,并且保证供电的稳定性和可靠性.现阶段,已经成功的开发出适用于配电系统的电子电力装置.

动态电压恢复器也是一个重要的设备,在供电回路中的变压器、变换器以及直流储能电路共同组成了动态电压恢复器.参考到所检测到的电压波形,变换器的控制系统是可以产生补偿电压,从而保证合成电压的稳定性.不管是过电压还是短时的电压低落,这一设都可以保证负载电压的动态稳定性.

5.发电企业控制、管理新趋势

新型发电厂一般都配有MIS、SIS系统,所谓MIS系统,是一个由人、计算机及其他设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统.SIS系统是,厂级监控信息系统.SIS主要处理全厂实时数据,完成厂级生产过程的监控和管理,厂级故障诊断和分析,厂级性能计算、分析和经济负荷调度等.

5.1电厂MIS系统新的需求

在ERP的思想指导下,运用可定义的工作流,对生产调度、设备运行等原子的业务模块进行规划；采用合理的决策分析模型,对企业的生产成本、设备折旧、物资消耗、报价策略进行分析,完成一个发电企业的信息化管理.此外,还需要通过信息安全技术,来保证电力市场中的对手不能了解到本企业的经营状况、发电成本、报价策略和报价信息等数据.

5.2SIS系统在电厂管理中的新趋势

目前电厂SIS系统主要实现的功能有：监视、指导机组的运行、降低发电企业的火电煤耗、主机和主要辅机故障诊断、科学分配机组负荷、降低成本、提高效益.

6.结束语

以上的内容只涉及电力系统技术近期发展的几个方面,进一步的、革命性的发展以及我国电力结构的新变革就要发生,让我们拭目以待.