241、征文--智能電網前沿技術綜述

1、1智能電網前沿技術綜述智能電網前沿技術綜述宋曉芳，薛峰，李威，孟昭軍，?？担罘?，黃杰，謝東亮（國網電力科學研究院，江蘇省南京市210003）摘要：本文從電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用電和調度六個方面，介紹了一些對智能電網發(fā)展及其特征展現(xiàn)具有典型意義的前沿技術，并對各種技術的研究現(xiàn)狀和應用前景進行了簡單評述。關鍵詞：智能電網；智能調度；核聚變發(fā)電；基于電壓源換流器的高壓直流輸電；智能機器人巡檢系統(tǒng)；配電網柔性輸電；用電監(jiān)控技術1引言?在2

2、009年5月的“2009特高壓輸電技術國際會議”上，中國國家電網公司正式提出了堅強智能電網概念，即以堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合，堅強可靠、經濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網。智能電網作為未來電網發(fā)展的愿景，對科學技術的發(fā)展具有指導和引領作用，同時智能電網的發(fā)展和實現(xiàn)也取決于其中關鍵前

3、沿技術的突破和應用。本文從電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用電和調度六個方面，介紹了一些對智能電網發(fā)展及其特征展現(xiàn)具有典型意義的前沿技術，并對其研究現(xiàn)狀和應用前景進行了簡單評述。2發(fā)電領域前沿技術[15]隨著新能源的開發(fā)和科學技術的進步，各種新型發(fā)電技術層出不窮，如風能發(fā)電、核聚變發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、海洋能發(fā)電、生物質能發(fā)電、燃料電池發(fā)電、海水抽水蓄能發(fā)電、煤炭氣化復合發(fā)電、太陽能熱氣流發(fā)電、太空太陽能發(fā)電、高空風力發(fā)電等，這里只介紹其中幾

4、種。2.1核聚變發(fā)電核能發(fā)電分為裂變能和聚變能兩種。與核裂變正好相反，核聚變是氫元素發(fā)生原子核互相聚合作用伴隨著能量釋放的核反應過程。目前人類能和平利用的只有裂變能，可控聚變能實用技術還在研究中。2.2海洋能發(fā)電海洋能通常是指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源，主要是通過波浪、海流、潮汐、鹽度差、溫度差等方式，以動能、位能、物理化學能等形式通過海水自身呈現(xiàn)出來。目前除了潮汐能發(fā)電技術已經基本成熟，有可能進行規(guī)?；_發(fā)利用外，其他海洋能發(fā)電技

5、術還沒有達到實際利用的技術要求，還有許多工程技術問題需要解決。2.3生物質能發(fā)電生物質燃燒發(fā)電是將生物質替代化石燃料在鍋爐中燃燒，產生的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，生成的高溫高壓蒸汽在燃氣輪機中膨脹做功產生電能。目前生物質能發(fā)電技術主要包括：直燃發(fā)電技術、氣化發(fā)電技術、沼氣發(fā)電技術。開3此外，新型的輸電技術還有半波長交流輸電、分頻交流輸電、多相輸電等。上述幾種典型新型輸電方式的特點、技術基礎、適應對象等都各有不同。目前比較成熟的是新型

6、直流輸電，而其他的輸電技術制約于科技水平和技術經濟性能，還需要大量的理論研究和工程試驗。4變電領域前沿技術[910]變電領域的新技術主要表現(xiàn)在電力電子器件的應用、機器人巡檢技術等。4.1電力電子器件的應用電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行變換和控制的一種現(xiàn)代技術，節(jié)能效果可達10％～40％。智能電網大發(fā)展給大功率電力電子提供了廣泛的應用空間。電力電子變壓器具有體積小，電能轉換質量和效率高，可分散式變電等優(yōu)點。隨著在高頻大功率雙向電

7、力電子開關器件和電力電子變壓器控制技術方面研究的進展，電力電子變換技術對電力能量進行轉換與控制將是未來的發(fā)展趨勢，這使得電力電子變壓器替代傳統(tǒng)的配電變壓器成為可能。4.2智能機器人巡檢系統(tǒng)變電站設備巡檢機器人系統(tǒng)是集機電一體化技術、多傳感器融合技術、電磁兼容技術、導航及行為規(guī)劃技術、機器人視覺技術、安防技術、穩(wěn)定的無線傳輸技術于一體的復雜系統(tǒng)，采用完全自主或遙控方式，代替巡檢人員對變電站內室外一次設備的部分項目進行巡檢，并對圖像進行分析

8、和判斷，及時發(fā)現(xiàn)電力設備存在的問題，為無人值班變電站的推廣應用提供了創(chuàng)新型的技術檢測手段，提高了電網的可靠穩(wěn)定運行水平。機器人在電力系統(tǒng)中的應用主要集中在電力設備，如線路、變壓器、發(fā)電設備等的檢測、檢修和維護作業(yè)中。國內目前在變電站機器人設備巡檢研發(fā)領域取得了長足的進展，并積累了許多寶貴經驗，濟南長清、天津吳莊等多個500kV變電站已經有機器人巡檢系統(tǒng)投入使用。5配電領域前沿技術[1112]現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對供電的可靠性、電能質量要求越來

9、越高的要求，分布式發(fā)電（如風力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等）的快速發(fā)展，也對配電網提出了便捷可靠的入網方式要求。為滿足用戶對電力供給的要求，未來的配電技術必須具有如下特點：網絡快速自愈、分布式電源易于接入、抗擾動能力強、提供優(yōu)質電力、與用戶互動等，與此對應的新型技術主要有以下幾種。5.1儲能技術現(xiàn)有的電能存儲方式主要可分為機械儲能、化學儲能、電磁儲能和相變儲能等。超導體電流大，能量密度高，存取快速，可作為理想的電磁能儲藏器，超導材料臨界溫度低一