摘要:电网是电力行业的重要组成部分,是国家综合运输体系的重要组成部分。电网建设的好坏,直接影响着国计民生。智能电网因其坚强可靠、经济高效、清洁环保、有好互动等优点,成为了当前电网发展的方向。本文对智能电网的发输电技术进行了简要介绍。
关键字:智能电网;发电技术;输电技术
智能电网作为未来电网发展的趋势,其自身必然对技术的发展具有指导和引领作用,同时其发展也取决于关键前沿技术的突破和应用。
一、新型发电技术
对新能源的开发利用是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路,也是人类社会实习可持续发展的必由之路。当前,与新能源对应的各种新能源发电技术包括风能发电、太阳能发电、核能发电、海洋能发电、生物质能发电和燃料电池发电等。
1.风能发电
风能发电是把风的动能转化为电能的发电方式,是一种清洁的可再生能源发电方式,受到世界各国的重视。风机技术的发展十分迅速,目前主流成熟的技术有失速型恒速风机、主动失速型恒速风机、双馈变速风机、直驱变速风机、混合变速风机。由于海上风力资源丰富,一些国家已经开展海上风力发电的研究,甚至建成海上风力发电场,但是总体发展比较缓慢。
2.太阳能发电
太阳能发电是指无需通过热过程直接将太阳能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是当前主流的太阳能发电方式,主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器和逆变器组成。光伏发电已经开始走进千家万户。太阳能发电具有清洁无污染、可再生的优点。
3.核能发电
原子核结构发生变化时释放出的能量,称为核能。核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。核能发电分为裂变和聚变两种,核裂变方式是利用釉燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将水加热成高温高压进行发电。与核裂变正好相反,核聚变是氢元素发生原子核互相聚合作用伴随着能量释放的核反应过程,该技术还在攻克之中。核能发电具有干净清洁、用之不尽、经济、安全的优点。
4.海洋能发电
海洋能主要是通过波浪、海流、潮汐、盐度差、温度差等方式,以动能、位能、物理化学能等形式呈现出来。海洋发电系统一般包括能量吸收装置和能量转换装置两个部分。通过这两个装置把海洋能转换为机械能,再把机械能转换为电能输出。目前利用潮汐发电技术已经基本成熟。
5.生物质能发电
生物质发电是利用生物质能所具有的生物质能进行的发电,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电等。该发电方式具有较好的经济、生态和社会效益。
6.燃料电池发电
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将存储在燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能的装置。燃料电池是名副其实的能量转换装置,原则上只要燃料和氧化剂可以连续不断地从外界供给电池,反应产物可以连续不断地从电池排出,燃料电池就能连续放电。燃料电池发电具有能力转换率高、使用能力强、污染小、噪声低、高度可靠性等优点。
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二、新型输电技术
新型输电技术主要有新型直流输电技术、半波长交流输电技术、分频输电技术、多相输电技术、无线输电技术等
1.新型直流输电
在高压直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的始端,发电系统的交流电经换流变压器升压后,送到整流器中,整流器将高压交流电变为高压直流电,直流电再通过输电线路传输到逆变器中,逆变器把高压直流电变换为高压交流电,再经过换流变压器降压后输送到受端交流系统中。轻型直流输电技术、多端直流输电技术和电容换相直流输电技术得到了较快的发展。
2.半波长交流输电
半波长交流输电(Half Wavelength Alternating Current Transmission,HWACT)是指输电的电气距离接近1个工频半波(对于50HZ的系统为3000米)的超远距离的三相交流输电。HWACT具有过压水平不高,空载线路末端电压与带负荷时的电压接近,无需安装无功补偿装置,能实现点对点输电,其经济性优于中等长度的交流输电。这种方式适合远距离输电,目前,相关的技术还在研究中。
3.分频输电
由于输电系统的传输功率与电压的平方成正比,与系统的电抗成反比,而电抗与工作频率成正比,因此,降低输电系统工作频率能够提高输送功率。基于这一思想,我国提出了分频输电系统(Fractional Frequency Transmission System,FFTS),适合于原动机转速较低的水电、风电等可再生能源发电远距离输电接入系统的应用。FFTS将发电机的低频电能升压后送至输电线路,经输电线路传输后,最后通过倍频变压器向工频电力系统供电。
4.多相输电
多相输电(Multi-phase Power Transmission System,MPTS)是指相数多于三相的交流输电技术。理论上该方式具有降低线路线电压和相电压的比值、线路正序电抗下降等优点。但是由于MPTS输电网架结构复杂,短路类型多,继电保护难以实现,限制了它的大规模应用。
5.无线输电
通过输电线路来输送电能,造价昂贵、电能损耗高,因此无线输电系统得到了重视和研究。微波输电和激光输电是当前研究的热点。微波输电是通过微波转换器将工频交流电变换成微波,再通过发射站的微波发射天线送到空间,然后传输到地面微波接收站,最后通过转换器将微波转换成工频交流电,供用户使用。激光输电是利用激光方向性强,转换效率高的特点,携带大量能量进行远距离传输,接收端通过光电池把光能转换为电能。
上述几种典型的新型发输电方式的特点、技术基础、适应对象等各有不同,随着各项基础理论技术的研究、可再生能源开发和智能电网的发展和完善,各种发输电方式都会在其合适的领域得到充分的发展。
参考文献:
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[3]余贻鑫,栾文鹏. 智能电网的基本理念[J].天津大学学报.2011(05).
[4]王益民. 坚强智能电网技术标准体系研究框架[J].电力系统自动化.2010(22).
论文作者:田海涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签:技术论文; 电网论文; 方式论文; 电能论文; 系统论文; 交流电论文; 核能论文; 《电力设备》2017年第34期论文;