電力系統(tǒng)運行與管理基礎匯編

1、電力系統(tǒng)運行與管理(gunl)基礎第二講 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本(jbn)設備與結構形態(tài)共九十三頁前一堂課的主要(zhyo)內(nèi)容開設(kish)本門課程的目的本課程的主要講授內(nèi)容主要講授范疇與教學目標電力系統(tǒng)定義與基本概念電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展2共九十三頁一次系統(tǒng)：發(fā)電設備輸變電設備用電設備二次系統(tǒng)：能量管理(gunl)系統(tǒng)安全自動控制繼電保護通信系統(tǒng)未來電力系統(tǒng)設備和結構形態(tài)的發(fā)展預測本堂課的主要(zhyo)內(nèi)容3共九十三頁現(xiàn)代(xindi)電廠能源電力能源太陽：太陽熱和光電池來源太陽海洋：海洋熱；波浪；洋流等生物能：沼氣；垃圾地球內(nèi)部地球和其它天體的相互作用，如潮汐能地熱核能：裂變反應堆；增殖反

2、應堆；聚變反應堆礦物燃料：煤；石油；天然氣等天然資源：水力；風力4共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理火力發(fā)電(hul fdin)5共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理熱電聯(lián)產(chǎn)6共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理水力發(fā)電(shu l f din)原理7共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理水力(shul)發(fā)電機轉子8共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理抽水(chu shu)蓄能混合式抽水蓄能電站三機式抽水蓄能機組9共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理核電廠工作(gngzu)原理10共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理風力發(fā)電-雙饋風機(fn j)工作原

3、理11共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理風力發(fā)電-直驅(qū)風(q fn)機工作原理12共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理空中(kngzhng)浮動渦輪風力發(fā)電13共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理光伏原理(yunl)光伏發(fā)電14共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理光熱(un r)發(fā)電15共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理光熱(un r)發(fā)電-艾文帕太陽能發(fā)電系統(tǒng)”（Ivanpah Solar Electric Generating System，ISEGS）16共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理潮汐能發(fā)電(fdin)17共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設

4、備及其原理海洋(hiyng)流發(fā)電18蘇格蘭北端和奧克尼群島之間的朋特蘭灣是世界上海洋水流最湍急的海域。共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理波浪能發(fā)電(fdin)振蕩浮子型19共九十三頁不同(b tn)發(fā)電設備及其原理波浪能發(fā)電靠岸式振蕩(zhndng)水柱型20共九十三頁發(fā)電設備及其原理(yunl)當今，礦物燃料、水力和核裂變是可以大量(dling)生產(chǎn)電能的能源；石油和天然氣作為電廠主要能源的年代已經(jīng)過去；水力開發(fā)將來只會有少量增加；在不遠的將來，電能生產(chǎn)可能主要靠煤和核能等傳統(tǒng)能源，以及風能、太陽能等可再生能源；未來？21共九十三頁輸電系統(tǒng)(xtng)及設備輸電就是電能的傳輸(ch

5、un sh)；發(fā)電廠與電力負荷中心通常都位于不同地區(qū)。在水力、煤炭等一次能源資源條件適宜的地點建立發(fā)電廠，通過輸電可以將電能輸送到遠離發(fā)電廠的負荷中心，使電能的開發(fā)和利用超越地域的限制；其他能源輸送方式相比較，輸電具有損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)節(jié)控制、減少環(huán)境污染等優(yōu)點。輸煤與輸電之爭？22共九十三頁輸電(shdin)設備導線(doxin)電線導線電纜23共九十三頁輸電(shdin)設備高壓(goy)絕緣子瓷絕緣子玻璃絕緣子有機復合絕緣子24共九十三頁輸電(shdin)設備高壓(goy)套管穿墻套管安裝圖25共九十三頁輸電(shdin)設備輸電(shdin)桿塔26共九十三頁輸電(shd

6、in)設備以景觀(jn un)美感的態(tài)度審視輸電線路鐵塔27共九十三頁變電系統(tǒng)(xtng)及設備變電就是通過一定設備將電壓由低等級轉變?yōu)楦叩燃墸ㄉ龎海┗蛴筛叩燃夀D變?yōu)榈偷燃墸ń祲海┑倪^程;發(fā)電機的額定電壓一般為（1520）千伏以下;交流輸電電壓等級有1000kV，750kV、500千伏、330kV、220kV、110kV、35kV等；配電電壓等級有10kV、20kV等；用電部門的用電器具有額定電壓為 315 kV的高壓用電設備和110 V、220V、380V等低壓用電設備;電力系統(tǒng)就是通過變電把各不同電壓等級部分聯(lián)接起來形成一個整體。實現(xiàn)(shxin)變電的場所為變電站（所）。28共九十三頁變

7、電系統(tǒng)(xtng)及設備主要的變電設備有：變壓器、母線、斷路器、隔離開關、電抗器、互感器、電容器、避雷器、高壓熔斷器、二次設備及必要的其他(qt)輔助設備；變電所中的母線、開關設備、保護電器、測量儀表和其他附件等連接在一起構成配電裝置。其作用是計量和控制電能的接受與分配。配電裝置主要由二次設備構成。二次設備包含測量裝置、控制裝置、繼電保護裝置、自動控制裝置、直流系統(tǒng)及必要的附屬設備。由二次設備構成的回路叫二次回路，總稱二次系統(tǒng)。29共九十三頁變壓器變電系統(tǒng)(xtng)及設備30共九十三頁母線母線是指在變電所中各級( j)電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接;大都采用矩形

8、或圓形截面的裸導線或絞線，統(tǒng)稱為母線;母線的作用是匯集、分配和傳送電能。變電系統(tǒng)(xtng)及設備31共九十三頁斷路器在正常情況下控制各輸電線路和設備的開斷及關合；在發(fā)生故障(gzhng)時，自動開斷短路電流，以保證電力系統(tǒng) 正常運行。依據(jù)使用的滅弧介質(zhì)，可分為油斷路器、真空斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器等。SF6斷路器具有滅弧能力強、開斷容量大、熄弧特性好等特點。變電系統(tǒng)(xtng)及設備32共九十三頁斷路器變電系統(tǒng)(xtng)及設備33共九十三頁隔離開關沒有專門的滅弧裝置，不能用來拉合負荷電流和短路電流。正常分開位置時，隔離開關兩端之間有符合安全要求的可見絕緣距離。設備檢修時，隔離開關用

9、來隔離有電和無電部分，形成明顯的開斷點，以保證工作人員和設備的安全。隔離開關和斷路器相配合，進行倒閘操作(cozu)，以改變系統(tǒng)接線的運行方式。變電系統(tǒng)(xtng)及設備34共九十三頁隔離(gl)開關變電系統(tǒng)(xtng)及設備開合35共九十三頁其他開關負荷開關：是介于斷路器和隔離開關之間的一種開關電器(dinq)，具有簡單的滅弧裝置，能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。變電系統(tǒng)(xtng)及設備36共九十三頁其他(qt)開關接觸器：接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。變電

10、系統(tǒng)(xtng)及設備37共九十三頁其他開關熔斷器：是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生(chnshng)的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用于高低壓配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及用電設備中。作為短路和過電流的保護器，熔斷器是應用最普遍的保護器件之一。變電系統(tǒng)(xtng)及設備38共九十三頁高壓互感器高壓互感器是適用于1kv至220kv電力系統(tǒng)中將大電壓轉換成小電壓或?qū)⒋箅娏鬓D換成小電流以便于測量、保護、使用的互感器。其作用包括：將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉藴?biozhn)，通常額定二次電壓為100V，額定二次電流為5A，使測試儀表和保護裝置標準化，

11、同時二次設備的絕緣水平可按低電壓設計，從而結構輕巧，價格便宜。所有二次設備可用低電壓、小電流的控制電纜連接，使屏內(nèi)布線簡單、安裝方便。同時，便于集中管理，可實現(xiàn)遠方控制和測量。二次回路不受一次回路的限制.可采用Y形、形或V形接法，因而接線靈活方便。同時，對二次設備進行維護、調(diào)換以及調(diào)整試驗時，不需中斷一次系統(tǒng)的運行，僅適當?shù)馗淖兌谓泳€即可實現(xiàn)。使二次設備和工作人員與高電壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。變電系統(tǒng)(xtng)及設備39共九十三頁電壓(diny)互感器變電系統(tǒng)(xtng)及設備40共九十三頁電流(dinli)互感器變電系統(tǒng)(xtng)及設備41共九十三

12、頁無功(w n)補償裝置變電系統(tǒng)(xtng)及設備并聯(lián)電容器串聯(lián)電容器并聯(lián)電抗器42共九十三頁避雷器：變電站保護電氣設備免遭雷電(lidin)沖擊波襲擊的設備。當雷電沖擊波沿線路傳入變電站并超過避雷器保護水平時，避雷器首先放電，將雷電壓幅值限制在被保護設備雷電沖擊水平以下，使電氣設備受到保護。避雷器有五種，即保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器。變電系統(tǒng)(xtng)及設備43共九十三頁避雷器：變電系統(tǒng)(xtng)及設備管型氧化鋅磁吹型閥型44共九十三頁電機(dinj)用電設備(shbi)大型水泵大型礦山風扇45共九十三頁整流(zhngli)負載用電設備(shbi)高壓

13、變頻器電解鋁車間46共九十三頁電氣(dinq)主接線電氣接線：在發(fā)電廠和變電站中，各種電氣設備必須用導體按一定的要求連成一個整體，并與必要的輔助設備一起安裝(nzhung)，構成通路，實現(xiàn)發(fā)供電。47共九十三頁電氣(dinq)主接線電氣接線：在發(fā)電廠和變電站中，各種電氣設備必須用導體按一定的要求連成一個整體，并與必要的輔助設備一起安裝，構成(guchng)通路，實現(xiàn)發(fā)供電。輸變電網(wǎng)絡接線無備用接線 單回路放射式、干線式和鏈式。有備用接線 雙回路供電方式、環(huán)式48共九十三頁電氣(dinq)主接線電氣接線舉例：單母線分段分段的單母線接線保留(boli)了單母線接線接線簡單、清晰、操作方便，所用電氣

14、設備少等優(yōu)點,同時提高了重要用戶供電的可靠性：重要用戶可以分別從不同分段上取得雙回路供電。由于母線被分段,就可以輪流檢修分段母線,總可以保留一半用戶繼續(xù)供電,從而提高了供電可靠性；同時由于當一段母線故障,仍有一半用戶繼續(xù)供電，從而縮小了事故范圍。QFdQFQS1QS2電源1電源249共九十三頁能量(nngling)管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(EMS)是以計算機為基礎的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)，主要針對(zhndu)發(fā)電和輸電系系統(tǒng)。EMS主要包括：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))；自動發(fā)電控制(AGC)；經(jīng)濟調(diào)度控制(EDC)；電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(State Estimator)；安全分析(S

15、ecurity Analysis)；調(diào)度員模擬培訓系統(tǒng)(DTS)；其他50共九十三頁能量(nngling)管理系統(tǒng)的應用軟件51共九十三頁配電(pi din)管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)（DMS）是在EMS的基礎上發(fā)展起來的。配電管理系統(tǒng)(DMS)包括：配電自動化系統(tǒng)（DAS）；地理信息系統(tǒng)（GIS）；配電網(wǎng)重構；管理信息系統(tǒng)（MIS）；需求側管理(gunl)（DSM）；其他52共九十三頁配電(pi din)管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)的應用(yngyng)功能53共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)電網(wǎng)運行(ynxng)狀態(tài)切換正常狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)恢復狀態(tài)孤島狀態(tài)系統(tǒng)崩潰預防控制大停電恢復控制緊急控制：解

16、列控制緊急控制：切機切負荷恢復控制控制失敗恢復控制繼電保護大擾動54共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)三道防線第一道防線：由繼電保護(j din bo h)裝置快速切除故障元件，最直接最有效地保證電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；第二道防線：采用穩(wěn)定控制裝置及切機、切負荷等措施，確保在發(fā)生大擾動情況下電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；第三道防線：當電力系統(tǒng)遇到多重嚴重故障而穩(wěn)定破壞時，依靠失步解列裝置將失步的電網(wǎng)解列，并由頻率及電壓緊急控制裝置保持解列后兩部分電網(wǎng)功率的平衡，防止事故擴大、防止大面積停電。55共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)低頻減載運行經(jīng)驗表明，汽輪機在頻率低于4949.5Hz以下長期運行，葉片容易產(chǎn)生裂紋

17、。當?shù)陀?5HZ時，容易發(fā)生葉片共振而造成葉片斷裂。當頻率下降到4748HZ時，電廠廠用電設備的出力明顯下降，會引起電廠出力減小，更加引起系統(tǒng)有功不足，頻率進一步下降，最后導致(dozh)崩潰。當頻率下降到4546HZ時，系統(tǒng)電壓水平極不穩(wěn)定，如再加之有短路等故障的情況下，會導致系統(tǒng)瓦解。56共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)低頻減載動作順序分輪次減載；不同輪次啟動頻率不同，例如第一級啟動頻率f1，此時為事故的早期(zoq)，頻率下降不嚴重，因些啟動值要高些 一般整定為：48.549Hz ；低于45Hz時，很可能發(fā)生“頻率崩潰” ，因此，末級啟動頻率以不低于4646.5Hz為宜。頻率差問題，即

18、第一級和末級啟動頻率的差值；頻率級差=（首級頻率末級頻率）除以 (級數(shù)-1)。 頻率級差通常為0.30.5Hz；級數(shù)在10級以內(nèi).當從第一級啟動開始切負荷后,一直切到某一級,系統(tǒng)頻率不再下降時,就停止切負荷。57共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)低壓減載是維持系統(tǒng)無功平衡，保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的緊急控制措施；低壓減載分輪次動作；與低頻減載所切的是相同的負荷；低頻和低壓減載措施存在協(xié)調(diào)(xitio)問題。58共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)失步解列當發(fā)電機和電力系統(tǒng)其他部分之間、系統(tǒng)的一部分和系統(tǒng)其他部分之間失去同步(tngb)并無法恢復同步(tngb)時，將它們之間的聯(lián)系切斷，分成相互獨立、互不

19、聯(lián)系的兩部分的技術措施。它是最終為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、防止事故擴大造成嚴重后果的重要措施?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)已采用各種簡單的或高度自動化的綜合型解列裝置實施解列。59共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)自適應(shyng)解列60電力系統(tǒng)主動解列分析系統(tǒng)共九十三頁安全(nqun)控制系統(tǒng)自適應解列分析(fnx)系統(tǒng)算例61不施加解列控制系統(tǒng)變化情況施加解列控制措施后系統(tǒng)的變化情況共九十三頁繼電保護(j din bo h)系統(tǒng)繼電保護(j din bo h)是一種電力系統(tǒng)反事故措施，即當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除

20、異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護。繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。62共九十三頁繼電保護(j din bo h)系統(tǒng)繼電保護的基本原理利用電力系統(tǒng)(din l x tn)發(fā)生故障后電氣量的變化特征決定是否動作以及如何動作。如利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。常用工頻電

21、氣量變化的主要特征有：電流增大。電壓降低。電流與電壓之間的相位角改變。測量阻抗發(fā)生變化。相序分量變化。除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護。63共九十三頁通信(tng xn)系統(tǒng)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)主要為電網(wǎng)生產(chǎn)運行、管理、基本建設等服務。主要功能應滿足調(diào)度電話、行政電話、電網(wǎng)自動化、繼電保護、安全自動裝置、計算機聯(lián)網(wǎng)、傳真、圖像傳輸(chun sh)等各種業(yè)務的需要。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的特點通信網(wǎng)結構取決于電力網(wǎng)結構通信網(wǎng)經(jīng)濟性隱含于電網(wǎng)的經(jīng)濟性可靠性要求高，中繼局向多，功能強專用通信網(wǎng)64共九十三頁通信(tng xn)系統(tǒng)電網(wǎng)必須具備的通信通道(tngdo)及其要求各級調(diào)度中心

22、控制室與直接調(diào)度的發(fā)電廠各級調(diào)度中心控制室與直接調(diào)度的變電站通信網(wǎng)規(guī)劃建設應綜合考慮作為通信、調(diào)度自動化、遠動、計算信息、繼電保護及安全自動裝置的通道若某些特定通道中斷會影響電網(wǎng)的可靠運行，則必須從規(guī)劃設計與運行上及早安排事故備用的通道或其他措施通信設備應有可靠的電源以及自動投入的事故備用電源，其容量應滿足電源中斷時間的要求65共九十三頁通信(tng xn)系統(tǒng)主要通信方式明線通信電纜(dinln)通信電力載波通信光纖通信微波通信衛(wèi)星通信66共九十三頁研究背景：國內(nèi)外已有多個關于未來電網(wǎng)形態(tài)和概念設計相關的研究成果，設備形態(tài)預測(yc)是其中重要內(nèi)容國家電網(wǎng)公司：國家電網(wǎng)2030技術路線圖美國

23、：GRID 2030中國科學院：構建符合我國國情的智能電網(wǎng)中國科學院：能源革命中電網(wǎng)技術發(fā)展預測和對策研究未來電網(wǎng)的設備和結構(jigu)形態(tài)67共九十三頁技術路線電網(wǎng)設備發(fā)展現(xiàn)狀總結電網(wǎng)發(fā)展趨勢及關鍵技術研究內(nèi)容通過文獻調(diào)研，對電網(wǎng)設備研制發(fā)展歷程進行歸納總結，并對電網(wǎng)設備的發(fā)展趨勢進行初步預測。歸納影響未來電網(wǎng)設備形態(tài)的幾大關鍵技術，列舉幾大關鍵技術在國內(nèi)外的典型實施案例及其取得的成果，探討幾大關鍵技術的突破方向。研究電網(wǎng)設備在無關鍵技術突破和有關鍵件技術突破的情況下可能具備的形態(tài)，并研究新形態(tài)的電網(wǎng)設備應當具有的功能特點。關鍵技術突破后產(chǎn)生新的電網(wǎng)形態(tài)未來電網(wǎng)的設備(shbi)和結構形態(tài)

24、68共九十三頁電網(wǎng)設備發(fā)展現(xiàn)狀電網(wǎng)運行與控制相關設備輸變電相關設備配電相關設備新能源并網(wǎng)與儲能相關設備未來電網(wǎng)(dinwng)的設備和結構形態(tài)69共九十三頁避雷器：典型(dinxng)日本和俄羅斯；還存在差距變流器：高壓大電流(dinli)IGBT器件尚未出現(xiàn)，多電平技術套管：成功研制出1000kV套管，與國外相比還存在很大差距變壓器：受原材料，組件制約，與國外產(chǎn)品相比尚有差距電纜線路：線路規(guī)模第一，電纜產(chǎn)品水平和檔次較低1、輸變電相關設備開關設備：研發(fā)技術與國外差距不大，但基礎研究還不深互感器：成熟應用電磁式；試驗（試運行）電子式未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)70共九十三頁2、配電(pi din)

25、相關設備國外配電系統(tǒng)自動化發(fā)展經(jīng)歷了基于自動化開關設備相互配合的饋線(ku xin)自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)（DAS）、配電管理系統(tǒng)（DMS）三個階段。未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)71共九十三頁3、電網(wǎng)運行與控制相關(xinggun)設備網(wǎng)絡分析應用軟件圖形和多媒體技術分布式系統(tǒng)EMS實現(xiàn)標準化更高級應用功能調(diào)度(diod)自動化系統(tǒng)衛(wèi)星通信技術Internet技術未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)72共九十三頁電子式互感器、智能斷路器IEC 61850規(guī)范先進的信息與通訊技術數(shù)字化變電站智能(zh nn)變電站綠色(l s)變電站未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)3、電網(wǎng)運行與控制相關設備73共九十三頁已有工業(yè)樣

26、機：UPFCSVCTCSCSTATCOMSSSCTCPSTIPCFACTS大量應用起步研究1、采用新器件2、裝置(zhungzh)多樣化3、應用范圍更廣未來電網(wǎng)(dinwng)的設備和結構形態(tài)3、電網(wǎng)運行與控制相關設備74共九十三頁4、新能源并網(wǎng)與儲能(ch nn)相關設備1分布式發(fā)電相關(xinggun)設備：23儲能相關設備：電動汽車：我國已經(jīng)有了一定的產(chǎn)業(yè)基礎，但技術開發(fā)能力還相對薄弱。按儲能方式劃分：機械儲能、化學儲能、電磁儲能、相變儲能。儲能設備在我國的電力系統(tǒng)中目前應用還很少。電動汽車正開始在世界范圍內(nèi)進入推廣應用時代。電動汽車將成為整個電力網(wǎng)絡供需平衡間的一個調(diào)劑者。未來電網(wǎng)的設

27、備和結構形態(tài)75共九十三頁新型輸電技術（特高壓、柔性直流 ）分布式發(fā)電大規(guī)模集中式和分布式儲能(ch nn)技術（含電動汽車）超導電力技術新能源并網(wǎng)（風電、太陽能、可控核聚變 ）未來電網(wǎng)的設備和結構(jigu)形態(tài)影響未來電網(wǎng)設備形態(tài)的關鍵技術76共九十三頁影響未來電網(wǎng)設備(shbi)形態(tài)的關鍵技術分布式發(fā)電(fdin)大規(guī)模儲能超導電力主要技術優(yōu)點發(fā)展現(xiàn)狀突破方向預測分析未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)77共九十三頁技術主要涉及：燃氣冷熱(ln r)電三聯(lián)供、廢棄物發(fā)電、生物質(zhì)能源發(fā)電、小型光伏發(fā)電、小型風力發(fā)電、儲能和微網(wǎng)技術等。優(yōu)點：能源利用率高，能有效實現(xiàn)能源的梯級利用；發(fā)電設施建在用戶附近，

28、線路損耗小，減少輸配網(wǎng)的建設和運行費用；微網(wǎng)孤島運行，提高供電可靠性；解決邊遠地區(qū)供電困難問題。1、分布式發(fā)電(fdin)技術未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)78共九十三頁發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀國家代表性的基礎項目相關技術美國夏威夷等潔凈能源計劃可再生能源發(fā)電技術Madriver微網(wǎng)微網(wǎng)示范驗證歐盟DISPOWER計劃分布式發(fā)電滲透下的電網(wǎng)穩(wěn)定與控制、電能質(zhì)量技術等MICRO GRID計劃微網(wǎng)運行與控制技術日本群馬光伏發(fā)電計劃光伏高滲透率下的電壓控制與美國新墨西哥合作NMGGI綠色微網(wǎng)（5 MW以下）美國2001年頒布“關于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標準草案”歐洲2005 年提出“Smart Power

29、 Networks” 概念并啟動歐盟第五、第六框架計劃日本新能源與工業(yè)技術發(fā)展組織(zzh)建立了第1個微網(wǎng)示范工程中國能源局制定的分布式發(fā)電管理辦法將于2012年出臺未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)1、分布式發(fā)電技術79共九十三頁突破方向：國外在分布式發(fā)電/微網(wǎng)關鍵技術方面已取得一些突破，并在小規(guī)模微網(wǎng)中得到驗證，正推動微網(wǎng)向更高電壓等級、更大容量發(fā)展。預測分析：分布式發(fā)電/微網(wǎng)系統(tǒng)將成為未來電網(wǎng)的有效支撐。能源結構將出現(xiàn)集中式發(fā)電-分布式發(fā)電并重的形態(tài)，全網(wǎng)各個區(qū)域都大小不一的獨立(dl)發(fā)電系統(tǒng)，配電網(wǎng)也將從無源配網(wǎng)向有源配網(wǎng)演變，遠距離電力輸送要求將會有所減低，電網(wǎng)區(qū)域耦合性將變?nèi)?。未?wi

30、li)電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)1、分布式發(fā)電技術80共九十三頁2、大規(guī)模儲能(ch nn)技術技術主要涉及：包括儲能材料，儲能體的特性和評價方法、儲能應用技術、大規(guī)模儲能系統(tǒng)的接入方法以及(yj)儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置理論等。優(yōu)點：儲能技術可以有效緩解、抑制電力系統(tǒng)的功率不平衡問題，它為電力系統(tǒng)提供快速功率響應，有助于實現(xiàn)電力系統(tǒng)在各種非正常工況下的功率和能量平衡，從根本上增強電網(wǎng)穩(wěn)定性。未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)81共九十三頁儲能方式性能指標/應用方向位置 / 狀況抽水蓄能2820MW/調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用日本神流川電站/2005投入運行壓縮空氣儲能110MW26h/調(diào)峰、系統(tǒng)備用美國亞拉

31、巴馬州/1991年建成壓縮空氣儲能系統(tǒng) 飛輪儲能20MW, 5MWh/調(diào)頻電站美國紐約/2011年投入運營鈉硫電池9.6MW,57.6MWh/平滑負荷Hitachi自動化系統(tǒng)工廠/2004年安裝液流電池2 MW6 h/風-儲發(fā)電并網(wǎng)愛爾蘭風電場/2006年超級電容器450 kW/平抑風力發(fā)電機輸出功率波動美國加利福尼亞州/2005年制造目前，各種儲能技術近年來都取得了快速(kui s)的發(fā)展，其中，抽水蓄能在電力系統(tǒng)中已得到廣泛應用，中等規(guī)模的蓄電池和飛輪儲能已具備產(chǎn)業(yè)化的條件，其它儲能技術也在積極研究中。發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)2、大規(guī)模儲能技術82共九十三頁突破方向：儲

32、能技術的突破方向是不斷地增強提高如下這些要素和指標：1)儲能密度；2)儲能功率及能量輸入輸出的響應時間；3)儲能效率；4)設備壽命；5)儲能設備經(jīng)濟性；6)安全性和環(huán)保性等。預測分析：儲能技術的突破和大范圍應用可能極大地改變電力技術的現(xiàn)有模式，甚至出現(xiàn)(chxin)從“發(fā)、輸、配、用”到“發(fā)、輸、配、用、儲”的革命性變化。未來(wili)電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)2、大規(guī)模儲能技術83共九十三頁3、超導(cho do)電力技術技術主要涉及：包括超導材料特性研究，高溫超導技術在電力系統(tǒng)應用研究等。優(yōu)點：超導電力裝置具有體積小、重量輕、容量大等基本特點，許多電力裝備都可以采用(ciyng)超導技術來提高

33、其性能，如輸電電纜、電機、變壓器、儲能裝置等，同時還可以采用(ciyng)超導技術研制出常規(guī)技術無法實現(xiàn)的新型電力設備，如超導故障電流限制器等。未來電網(wǎng)的設備和結構形態(tài)84共九十三頁美國政府在Grid 2030計劃和智能電網(wǎng)計劃中，均將超導電力技術作為重要的發(fā)展(fzhn)方向。日本政府批準了Super-ACE計劃和Super-GM計劃，以促進超導電力技術的產(chǎn)業(yè)化。歐洲提出了發(fā)展超導電力與超導材料技術的SUPERPOLI計劃等。中國“十五”期間，國家863計劃設立“超導材料與技術專項”，重點支持超導應用技術的研究。發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀應用主要技術參數(shù)研發(fā)單位 / 狀況超導電纜三相1 760 m

34、，13.8 kV/2 kA美國Southwire公司/2011年3月投入運行三相30m，35kV/2kA云電英納超導電纜公司/2004年投入試驗運行超導限流器三相矩陣型，138 kV/1.2 kA美國SuperPower公司/2011年投入運行三相飽和鐵心型，35kV/0.8kA云電英納超導電纜公司/2009年試驗運行超導變壓器三相154 kV/22.9 kV，100 MVA65K韓國DAPAS計劃/2011年并網(wǎng)運行三相10.5kV/0.4kV，630 kVA77K中國科學院電工研究所/2005年試驗運行超導儲能2.5 kV/1 MJ/500 A日本九洲大學/2005年完成測試10.5kV/1MJ/0.5MVA 中國科學院電工研究所/即將并網(wǎng)超導電機10MW超導風力發(fā)電機美國超導公司/計劃2012年投入運行1MW超導船舶電機中國712研究所/2010年投入運行未