智能電網(wǎng)重點(diǎn)研究的十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)提綱

1、北極星自動(dòng)化網(wǎng)訊：在日前舉辦的中國(guó)智能電網(wǎng)高峰論壇上，中國(guó)電力科學(xué)院總工程師印永華介紹了中國(guó)電網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用展望，印永華提到：電力系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)密集型的行業(yè)，新技術(shù)的應(yīng)用與電 力系統(tǒng)發(fā)展是密切相關(guān)的， 也是推動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。 我們國(guó)家現(xiàn)在的電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè) 新的發(fā)展階段，建成了一個(gè)特高壓的骨干網(wǎng)架，根據(jù)電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)正在穩(wěn)步推進(jìn)。 要實(shí)行電網(wǎng)智能話發(fā)展，存在很多技術(shù)性問(wèn)題和挑戰(zhàn)。中國(guó)電力科學(xué)院總工程師 印永華要解決風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模并網(wǎng)，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性評(píng)估分析及對(duì)策等問(wèn)題。解決變電站自動(dòng)化 調(diào)度中心自愈能力。分布式發(fā)電并網(wǎng)、需求式管理。攻克新型直流輸電、大規(guī)模儲(chǔ)能，超

2、導(dǎo)電力等技 術(shù)問(wèn)題。在電力市場(chǎng)方面，要解決市場(chǎng)體系設(shè)計(jì)、電價(jià)機(jī)制設(shè)計(jì)、電力發(fā)展機(jī)制等問(wèn)題。印永華同時(shí)講到，目前我國(guó)智能電網(wǎng)研究主要關(guān)注以下十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上：1 .特高壓交、直流輸電技術(shù)(1) 2011年12月份，特高壓科技工程順利投入運(yùn)行，特高壓交流輸電技術(shù)順利通過(guò)了500萬(wàn)千瓦的輸電能力考驗(yàn)，具備了大電源在集體外送輸電工程中往外運(yùn)送的條件，我們一期工程最大只能輸送240萬(wàn)千瓦左右的能力，經(jīng)過(guò)擴(kuò)建以后，增加了變壓器，輸送能力超過(guò)了 500萬(wàn)千瓦12月8日12時(shí)15時(shí)，工程在電網(wǎng)全接線運(yùn)行方式下，穩(wěn)定運(yùn)行在500萬(wàn)千瓦水平，平均功率518.7萬(wàn)千瓦。其中14時(shí)12分48分，進(jìn)行了超500萬(wàn)千瓦功率

3、運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，平均功率 533.8萬(wàn)千瓦。(2)大容量特高壓開(kāi)關(guān)我國(guó)在國(guó)際上率先建立了 63千安特高壓開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)?zāi)芰Γ⑹状窝兄瞥晒﹄娏Φ燃?jí)最高、電流 開(kāi)斷能力最強(qiáng)的特高壓開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了世界高壓開(kāi)關(guān)試驗(yàn)和制造技術(shù)的重大突破。(3)特高壓升壓變壓器能源基地大型發(fā)電機(jī)組通過(guò)特高壓升壓變壓器直接接入電網(wǎng)，有利于提高電源送出通道輸送能 力，發(fā)揮特高壓大容量書(shū)店的優(yōu)勢(shì)。特高壓升壓變壓器屬世界首次研制，國(guó)網(wǎng)公司組織三大變壓器廠 聯(lián)合攻關(guān)，在世界上首次研制成功額定容量 100萬(wàn)千伏安的雙柱特高壓變壓器，代表了國(guó)際同類設(shè)備 制造的最高水平。(4)特高壓同塔雙回輸電技術(shù)特高壓同塔雙回路的走廊寬度與兩個(gè)單回路相比，可以

4、從140米下降至80米，結(jié)合后續(xù)特高壓工程，對(duì)特高壓同塔雙回輸電的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，功課了過(guò)電壓絕緣配合、導(dǎo)線排列、雷電 防護(hù)、潛供電流、桿塔設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。目前，已在安徽淮南一上海特高壓輸電工程中得到應(yīng)用。(5)特高壓可控高抗技術(shù)采用可控高抗技術(shù)，能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)的柔性輸電功率，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，可以限制系統(tǒng)的 高電壓，提高系統(tǒng)的安全性。特高壓可控高抗技術(shù)在世界上屬于首次研制。目前已經(jīng)全面突破系統(tǒng)集 成等關(guān)鍵技術(shù)。(6) ± 1100kV特高壓直流輸電技術(shù)士 1100kV特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)取得重大進(jìn)展，技術(shù)規(guī)范已正式發(fā)布，為全面開(kāi)展 設(shè)備研制和成套設(shè)計(jì)和試驗(yàn)打下了

5、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。特高壓多段直流輸電技術(shù)研究已全面展開(kāi)，主回路結(jié)構(gòu)、主接線方式、過(guò)電壓及絕緣配合、系 統(tǒng)運(yùn)行方式及控制策略等試驗(yàn)研究工作已取得初步成果。在能源基地多個(gè)電源協(xié)調(diào)外送，向多個(gè)受端系統(tǒng)供電等方面具有應(yīng)用價(jià)值，將提高特高壓直流輸電系統(tǒng)的靈活性和安全性。2 .智能輸變電裝備技術(shù)裝備技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過(guò)將智能技術(shù)整合到輸變電裝備中，使其向大容量、低損 耗、環(huán)境友好、智能化方向發(fā)展，是提高供電可靠性的重要保障。(1)變壓器朝著高可靠性、安全(難燃、低噪聲)、低損耗、智能化及緊湊化方向發(fā)展，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 將會(huì)進(jìn)一步提高，隨著未來(lái)新材料和新技術(shù)的發(fā)展，變壓器也將隨之出現(xiàn)變革。(2)斷路器S

6、F6斷路器繼續(xù)在高電壓、大電流、高可靠性和選相控制的方向發(fā)展。真空斷路器會(huì)繼續(xù)向高 電壓發(fā)展，固態(tài)斷路器將主要應(yīng)用在一些需要高性能開(kāi)斷和投入的場(chǎng)合。在直流輸電領(lǐng)域，高壓直流 斷路器的研制和應(yīng)用，將推動(dòng)多段直流輸電的發(fā)展，推進(jìn)電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生變革。(3)電子式互感器電子式互感器將得到廣泛應(yīng)用，研究的重點(diǎn)包括：技術(shù)規(guī)范化和智能化；外國(guó)相關(guān)技術(shù)；功能 拓展等等。(4)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)變電站和輸電線路的在線監(jiān)測(cè)和智能維護(hù)技術(shù)將迅速發(fā)展，全面采用智能傳感技術(shù)和自動(dòng)實(shí)時(shí) 的預(yù)警機(jī)制。逐步實(shí)現(xiàn)變電站一次主設(shè)備的全息監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)價(jià)，在輸電線路中安裝監(jiān)測(cè)導(dǎo)線、 桿塔、絕緣子的電、熱、力、像等傳感

7、器，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。(5)輸電設(shè)備新材料為了進(jìn)一步節(jié)約走廊、提高輸送容量、減小損耗，輸電設(shè)備大量采用節(jié)能、環(huán)保的新材料，輸 電導(dǎo)線的電、熱、機(jī)械性能將進(jìn)一步提高。大截面導(dǎo)線、耐熱導(dǎo)線、復(fù)合材料芯導(dǎo)線、復(fù)合絕緣子、 高強(qiáng)度鋼材和鋼管桿塔將廣泛應(yīng)用；高壓復(fù)合材料桿塔將開(kāi)始研制。隨著超導(dǎo)材料技術(shù)的突破，遠(yuǎn)期 超導(dǎo)輸電技術(shù)將逐步得到應(yīng)用。3.新型電力電子器件及應(yīng)用技術(shù)電力電子技術(shù)和裝備應(yīng)用于交、直流輸電系統(tǒng)，可以顯著提高電網(wǎng)發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)的 可控性，推動(dòng)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要保障。隨著材料 技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件級(jí)的技術(shù)會(huì)響應(yīng)取得突破，對(duì)輸電技術(shù)體系產(chǎn)生

8、巨大影響，將促進(jìn)電力系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體技術(shù)提升。3.1 柔性交流輸電技術(shù)國(guó)家電網(wǎng)公司編制了 “電力系統(tǒng)電力電子關(guān)鍵技術(shù)研究框架”，加緊開(kāi)展柔性交流輸電技術(shù)的 研發(fā)。目前基于晶閘管半控器件的 FACTSI置已推廣應(yīng)用；基于全控器件的靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM 也取得了重大技術(shù)突破，逐步得到應(yīng)用。國(guó)家電網(wǎng)公司于2006年5月制訂了電壓源換相高壓直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架，全面啟動(dòng)了該技術(shù)的系統(tǒng)研究。目前，上海南匯風(fēng)電場(chǎng)VSC-HVDC：范工程已投入運(yùn)行；大連 1000M幽VSC-HVDB程進(jìn)入建設(shè)階段；舟山 VSC-HVDCC程也開(kāi)始前期工作。(1)電壓源換相高壓直流輸電技術(shù)(VSC- HVDC

9、采用新型全控型電力電子器件IGBT構(gòu)成換流器，其主要特點(diǎn)如下：可以對(duì)有功和無(wú)功功率進(jìn)行 精確控制。無(wú)需外部交流網(wǎng)提供換相電壓，不會(huì)發(fā)生換相失敗?？梢院芎玫亟鉀Q換流器諧波問(wèn)題。大 大減少無(wú)功補(bǔ)償容量和換流站占地位置。大大減少無(wú)功補(bǔ)償容量和換流站占地面積。(2)電壓源換相高壓直流(VSC-HVDC配電網(wǎng)采用VSC-HVD鼓術(shù)，構(gòu)成配電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活快速控制，輸送功率 的合理分配。這屬于前瞻性配電網(wǎng)技術(shù)，目前處于基礎(chǔ)理論研究階段，尚無(wú)工程應(yīng)用。4 .大規(guī)模交、直流混合電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)電力系統(tǒng)被譽(yù)為最復(fù)雜的人造系統(tǒng)，也是可靠性要求極高的龐大系統(tǒng)，必須應(yīng)用現(xiàn)金的安全穩(wěn) 定控制

10、技術(shù)，建立完善的大規(guī)模交直流混合電網(wǎng)電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制體系。大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)建立在線安全分析、評(píng)估和決策理論，構(gòu)建防范電網(wǎng)大面積停電的在線實(shí)時(shí)預(yù)警和防御體 系。(2)智能PSS和TCSC SVC FACT皺備推廣應(yīng)用，達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)潮流和母線電壓的快速、平滑 調(diào)節(jié)與控制。(3)應(yīng)用現(xiàn)金控制及信息技術(shù)，針對(duì)交直流混合、多滯留虧饋入和新能源發(fā)電并網(wǎng)等，構(gòu)建具 有高度適應(yīng)性的電網(wǎng)安全控制系統(tǒng)。5 .電網(wǎng)調(diào)度的全局優(yōu)化與協(xié)調(diào)控制技術(shù)電網(wǎng)智能化調(diào)度在智能電網(wǎng)體系中起到“神經(jīng)中樞”的作用。借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、電力 系統(tǒng)分析和控制理論及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的全局優(yōu)化與

11、協(xié)調(diào)控制，保證大電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。(1)構(gòu)建智能調(diào)度中心在信息支撐方面，建立分布式一體化數(shù)據(jù)和參數(shù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于三維可視化的智能互動(dòng)式 人機(jī)交互系統(tǒng)；在電網(wǎng)安全防御方面，建成在線安全評(píng)估和預(yù)警防控體系；實(shí)現(xiàn)基于PMU勺高級(jí)應(yīng)用和廣域安全穩(wěn)定監(jiān)控；在電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化方面，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃和調(diào)度的時(shí)空優(yōu)化協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)基于全局信息優(yōu) 化的有功、無(wú)功閉環(huán)控制。(2)建立適應(yīng)新能源發(fā)電的新型能量管理系統(tǒng)隨著風(fēng)、光、儲(chǔ)系統(tǒng)和電動(dòng)汽車等大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行，建立與之相適應(yīng)的新型能量管理系統(tǒng)。 對(duì)接入電網(wǎng)的發(fā)、用、儲(chǔ)等設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，有效平衡間歇性發(fā)電功率和電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)之間的 不同步性，提高接納間歇性可再生能源發(fā)

12、電的能力。6 .可再生能源發(fā)電友好接入技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用間歇性電源友好接入技術(shù)，將直接推動(dòng)風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。實(shí) 現(xiàn)各種類型可再生能源發(fā)電過(guò)程建模，掌握可再生能源大規(guī)模接入后的系統(tǒng)運(yùn)行特性。建立可再生能源發(fā)電的功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)和現(xiàn)金的運(yùn)行控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模間歇式電源有功、無(wú)功等物理量的全面控制。7 .大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)主要著眼于最有可能出現(xiàn)突破并世紀(jì)推廣應(yīng)用的大容量電池儲(chǔ)能技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)一旦突破，將 使目前的配用電體系發(fā)生重大變革，并且也將對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源的間歇性問(wèn)題提供一種可 行的解決方案。8 .智能配電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)著力于提高配電網(wǎng)的智能化水平，重點(diǎn)是配電網(wǎng)對(duì)分布式電源、微網(wǎng)、電動(dòng)汽車等新型配用電 設(shè)備或系統(tǒng)的接納和適應(yīng)。開(kāi)發(fā)高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，適應(yīng)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、用戶定制電力技 術(shù)、電動(dòng)汽車充放電設(shè)施等方面的要求；構(gòu)建智能配電終端軟、硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)短路接地故障的快速自愈，以及電壓和無(wú)功綜合優(yōu)化控制等功能。9 .靈活接入、雙向互動(dòng)的綜合用戶服務(wù)技術(shù)智能用電技術(shù)實(shí)現(xiàn)在供電側(cè)與用戶之間的雙向互動(dòng)，從用戶的角度來(lái)看，未來(lái)電網(wǎng)不再局限于 傳統(tǒng)的“供電”，而形成即是綜合供能的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)，又能提供信息服務(wù)等新型功能的綜合