21世纪电网技术挑战.ppt

21世纪电网技术的挑战李兴源(四川大学电气信息学院 610065) 10 引言?21世纪电网——电子的 : 在管理大量商业交易的同时,能够精确和可靠地传输更多电力的统一的、数字控制的输电网。?新技术的出现给建立这样的电网提供了可能和机遇。不仅可以克服当前遇到的难题,而且可以奠定新的基础以支持数字经济现有的需要和提高 21 世纪的生活质量: 2 ——优化输电稳定性的基本参数:阻抗、相角、电压支撑。允许系统接近其热极限运行; ——用更廉价的地下高温超导( HTS )和先进的聚合物电缆扩充架空线,形成未来电网的骨架; ——采用电力电子器件、广域通信和控制技术来进行潮流管理,以消除输电瓶颈和保证稳定性; 3 ——未来电网应能通过远距离将电源和用户联系起来,从而可以建立灵活的电源。——通过适当的激励和投资,所有用户在任何时间都可以最低费用得到所需要的电力和电能质量; ——增加地下输、配电网, 将停电、减少电磁场幅射,限制电力系统的可见影响; ——新技术将建立 AC和DC 输电之间新的平衡,以改善稳定性和输电能力。创建 21世纪输电网将需要以下重要技术: 41、灵活交流输电系统( FACTS ) ?这类高压电力电子控制器能够增加输电线的传送功率能力,并且能通过对扰动的几乎瞬时的响应来改善整个系统的稳定性。使输电线具有带上极近其内部热极限功率的能力。最近的例子是 1998 年UPFC 在American Electic Power`s Inez Substation 投运。 5 ?最新的 FACTS 设备是不间断电力系统(Uninterruptiple Power System -UPS ) 变电站。 UPS 是若干先进技术的集成: FACTS 、分布式发电和/ 或储能、系统控制和 AC 连接。在 20MW 容量时,估计费用为$ 250 ~$ 450/kW 。?主要挑战:减少 FACTS 系统费用,以便大面积推广。宽带沟半导体材料将极大地降低 HVDC 系统的 AC/DC 换流器的造价。 6 控制互联 AC 电网 FACTS 装置现场储能现场发电图 1UPS 变电站72、高温超导( HTS )材料?1986 年发现液氮温度的 HTS 三相 24kV 的 HTS 电缆的小规模配电演示系统已安装在 Detroit Edision 。预期将在 2010 年应用于大规模的商用系统。主要优点是在已有管理系统中的输电能力增加三倍。 8 ?未来的任务是降低成本和体现 HTS 技术的利益:更低的输电电压、更低兼的变电站、更低的功率损耗和改善电能质量。要在输电系统中实现 HTS 技术的所有利益还需要发展支持技术,如低温冷技术和更低的功率损耗和改善电能质量。要在输电系统中实现 HTS 技术的所有利益还需要发展支持技术,如低温冷却技术和理低廉的地下安装方法。典型地建设费用占整个地下输电系统的 70% 以上。 93、聚合物电缆虽然介绍了 HTS 电缆,但是还是需要架空线和传统的地下电缆,因为它们更能承受紧急过载条件下的应力。现在正在开发的聚合物电缆能避免传统电缆在过载时出现的气穴和膨胀。 10