《直流輸電技術(shù)及其發(fā)展前景探究》3500字（論文）

PAGEPAGE1直流輸電技術(shù)及其發(fā)展前景研究目錄TOC\o"1-2"\h\u24173直流輸電技術(shù)及其發(fā)展前景研究 079601直流配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)概述 053011.1傳輸容量大 0120151.2電能質(zhì)量高 1187521.3系統(tǒng)穩(wěn)定性好 1288682直流配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展分析 1170262.1電壓等級(jí)的選擇發(fā)展分析 1126332.2調(diào)度與控制發(fā)展分析 2168502.3保護(hù)與故障診斷發(fā)展分析 276443直流配電網(wǎng)發(fā)展前景可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析 2133283.1發(fā)展可靠性分析 2149593.2發(fā)展經(jīng)濟(jì)性分析 3134544結(jié)論 39710參考文獻(xiàn) 3摘要：近年來電力電子技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，直流電網(wǎng)的使用范圍日益擴(kuò)大，相對(duì)于交流配電網(wǎng)，它在技術(shù)上和在經(jīng)濟(jì)上都占據(jù)著較大的優(yōu)勢(shì)，有了更寬廣的發(fā)展空間。本文將在闡述直流配電網(wǎng)特征優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)電壓等級(jí)的選取進(jìn)行了說明、運(yùn)行控制和故障分析方面的研究狀況，對(duì)交流電網(wǎng)和直流電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了比較和分析，文中還預(yù)測(cè)了直流電網(wǎng)發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：直流配電網(wǎng)；現(xiàn)狀研究；前景展望1直流配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)概述1.1傳輸容量大線路建設(shè)成本和路由空間相同時(shí)，直流網(wǎng)絡(luò)比交流網(wǎng)絡(luò)多輸送了大約一半的電力。另外直流導(dǎo)體每一處地截面積都是相同的，可以避免交流趨膚效應(yīng)，顯著提高對(duì)導(dǎo)體的利用率，有效減少能耗，達(dá)到高效傳輸?shù)哪康?。相?duì)于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)具有傳輸容量較大、損耗較小的特點(diǎn)。在電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，直流配電網(wǎng)的成本還有節(jié)省的空間。直流配電網(wǎng)由于控制方式的靈活性、直流負(fù)載具有良好的匹配性能，引起了人們的普遍重視。相對(duì)傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)而言，直流配電網(wǎng)在輸電容量、運(yùn)行穩(wěn)定性、體積等方面存在優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)將成為未來的趨勢(shì)。因傳輸容量較大，相對(duì)于交流配電網(wǎng)，基于已有交流配電網(wǎng)，構(gòu)建直流配電系統(tǒng)，是配電網(wǎng)今后的趨勢(shì)，能夠滿足各種交，直流用戶接入要求。合理的接地方式對(duì)交直流配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行具有重要保障作用。相對(duì)于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)由于具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，且便于分布式能源的獲取。也為今后配電網(wǎng)發(fā)展提供一種新技術(shù)方案，在我國(guó)配電網(wǎng)中逐漸占據(jù)了重要地位。相對(duì)傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)而言，在智能配電系統(tǒng)方面有著十分廣泛的應(yīng)用。但由于目前還沒有成熟直流配電系統(tǒng)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，還缺少針對(duì)它可能會(huì)遇到的故障問題進(jìn)行有效解決，潛力還沒有被完全開發(fā)。1.2電能質(zhì)量高因半導(dǎo)體芯片存在質(zhì)量問題，交流電網(wǎng)常常出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的情況。直流電網(wǎng)不同的是，一般都加入分布式儲(chǔ)能裝置，為了切實(shí)提升電力傳輸穩(wěn)定性，以免電壓浪涌。同時(shí)裝有直流電網(wǎng)交流有靜態(tài)無功補(bǔ)償，能對(duì)無功功率進(jìn)行合理的補(bǔ)償，進(jìn)而改善電網(wǎng)傳輸質(zhì)量。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，交流電始終占統(tǒng)治地位。在電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，相對(duì)于交流配電網(wǎng)，在分布式可再生能源與電力控制技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，是今后配電網(wǎng)發(fā)展的一大態(tài)勢(shì)。直流配電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)直流配電網(wǎng)具有較大的供電能力；直流配電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量要求較高。直流斷路器是直流配電網(wǎng)接入及快速故障隔離中的核心裝置，它的可靠性對(duì)于直流配電網(wǎng)安全，可靠地運(yùn)行至關(guān)重要，已經(jīng)逐步成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。相對(duì)于交流配電網(wǎng)，交流配電網(wǎng)因基礎(chǔ)設(shè)施完備，交流電源負(fù)載存在已久，是今后的一個(gè)發(fā)展方向。在現(xiàn)代電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的今天，相對(duì)于交流配電網(wǎng)，在電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，分布式發(fā)電已經(jīng)得到了大范圍的接入，直流配電網(wǎng)正日益引起重視。直流配電網(wǎng)具有較小的線路損耗，電能質(zhì)量好，方便分布式發(fā)電的接入。當(dāng)前各國(guó)重點(diǎn)對(duì)微電網(wǎng)中直流配電進(jìn)行了研究試驗(yàn)，柔性直流配電網(wǎng)已經(jīng)成為今后國(guó)內(nèi)外有關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。由于電網(wǎng)各類直流負(fù)載所占比重越來越大，交流配電網(wǎng)正面臨著電壓波動(dòng)的問題等等，不能適應(yīng)多種負(fù)荷變化。1.3系統(tǒng)穩(wěn)定性好相對(duì)于交流電網(wǎng)而言，直流配電網(wǎng)不需要擔(dān)心和線路相關(guān)的問題，例如電抗、頻率等等，它所涉及的電力設(shè)備本身就具有隔離電力故障功能，利用分布式，極大地增強(qiáng)電網(wǎng)故障防護(hù)能力。所以直流配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性能比較好。2直流配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展分析2.1電壓等級(jí)的選擇發(fā)展分析電壓等級(jí)直流配電網(wǎng)在選擇電壓等級(jí)時(shí)，要綜合考慮供電距離和絕緣保護(hù)等因素。目前國(guó)內(nèi)直流配電網(wǎng)電壓選擇尚在探索中，但是，應(yīng)該清楚，建立電壓等級(jí)是全行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，需要同時(shí)滿足用戶需要和其他社會(huì)問題。從而制定出更科學(xué)的電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)直流配電網(wǎng)發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)直流配電網(wǎng)電壓選擇的研究還處在探索階段。在與直流電網(wǎng)電壓相匹配的情況下，需要盡量對(duì)供電半徑、經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)進(jìn)行考慮。選擇電壓等級(jí)時(shí)，不僅要符合目前用戶實(shí)際要求，還應(yīng)考慮直流配電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，從而為直流配電網(wǎng)的推廣和應(yīng)用發(fā)揮了積極作用。直流配電網(wǎng)電壓等級(jí)有高、中、低三種，高壓有±320kV和±150kV；中壓為±30kV、±10kV；低壓為±750V、400±200V、48V。通信配電，船舶配電，地鐵電力牽引中已出現(xiàn)直流配電網(wǎng)，但是環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)卻很少被使用，相應(yīng)直流配電網(wǎng)電壓等級(jí)選取還沒有形成規(guī)范。2.2調(diào)度與控制發(fā)展分析電網(wǎng)調(diào)度為直流配電網(wǎng)的正常運(yùn)行提供了基本保證。一般直流中壓配電網(wǎng)多采用協(xié)調(diào)控制，多個(gè)換流器由上游控制器協(xié)調(diào)配置；并在低壓配電網(wǎng)中使用分布式電源，這種電源在正常情況下都是最大輸出的。在電能有剩余或不足時(shí)，在中壓直流配電系統(tǒng)中，它將被吸收或補(bǔ)充，以及向所述儲(chǔ)能設(shè)備供電。如果電網(wǎng)在孤島運(yùn)行方式下，分布式電源實(shí)際輸出功率根據(jù)具體情況確定，缺失或過剩的電能通過儲(chǔ)能設(shè)備供給或消納。以適應(yīng)直流配電網(wǎng)負(fù)載不平衡對(duì)系統(tǒng)的要求，可在雙級(jí)系統(tǒng)中放置平衡器和其他裝置，以避免造成電壓偏差過大現(xiàn)象發(fā)生。2.3保護(hù)與故障診斷發(fā)展分析直流配電網(wǎng)的保護(hù)措施主要有以下幾個(gè)方面：防護(hù)設(shè)備、防護(hù)策略以及故障分析。其中，防護(hù)設(shè)備包括熔斷器、隔離開關(guān)、電子模塊等。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，熔斷器、隔離開關(guān)的應(yīng)用并不多見，逐漸被直流斷路器替換。對(duì)于低電壓的直流配電網(wǎng)，一般采用的是機(jī)械式斷路器；而固態(tài)斷路器則具有速度快、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)界一致好評(píng)；混合式斷路器集二者的優(yōu)點(diǎn)于一身，利用機(jī)械開關(guān)傳輸電流，固態(tài)元件阻斷電流，具有較好的靜態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)特性。站在時(shí)代發(fā)展的角度，固態(tài)斷路器與混合式斷路器將會(huì)擁有更好的應(yīng)用前景。與此同時(shí)，在IPEM理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的PEBB技術(shù)因其使用簡(jiǎn)便、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，在繼電器保護(hù)方面取得喜人成績(jī)，并廣泛應(yīng)用于船舶直流配電的短路保護(hù)中。PEBB技術(shù)在不久的將來，應(yīng)會(huì)在直流配電系統(tǒng)中大放異彩，其發(fā)展前景一片大好。3直流配電網(wǎng)發(fā)展前景可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析3.1發(fā)展可靠性分析與交流電網(wǎng)不同，直流配電網(wǎng)是一種閉環(huán)運(yùn)行方式，有一定的可控性，有效規(guī)避開環(huán)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各類問題，推動(dòng)電力系統(tǒng)電能傳輸穩(wěn)定。然而直流配電網(wǎng)存在著一些缺點(diǎn)，如變壓器、斷路器等等電子變流器大量使用，讓發(fā)生電網(wǎng)故障的可能性大幅增加。因此直流配電網(wǎng)和交流配電網(wǎng)可靠性誰高誰低仍需探討。大量資料顯示，配置直流斷路器，是提高直流配電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性最好的方法，而斷路器故障和電力設(shè)備元件損壞，同樣是直流配電網(wǎng)失效的罪魁禍?zhǔn)?。在一定程度上，交流配電網(wǎng)比直流配電網(wǎng)可靠性稍高，同樣由以上原因造成。但在電力技術(shù)日益進(jìn)步的今天，電力元件的品質(zhì)會(huì)得到很大的改善，直流配電網(wǎng)比交流配電網(wǎng)可靠性更高是指日可待的。3.2發(fā)展經(jīng)濟(jì)性分析因?yàn)橹绷髋潆娋W(wǎng)在電能輸送容量和質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)，以及可控性的特點(diǎn)，所以，開展應(yīng)用工程的經(jīng)濟(jì)評(píng)估是非常必要的，意義十分重大。從目前來看，交流配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析有大量參考文獻(xiàn)，但很少有直流配電站參與。通過實(shí)驗(yàn)比較分析，分別對(duì)不同的交進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、直流電壓配電網(wǎng)成本消耗和資源浪費(fèi)等問題，得到以下結(jié)論：負(fù)載和線路拓?fù)湟恢聲r(shí)，直流配電網(wǎng)需要花費(fèi)更多的資源；但是它的傳輸損耗遠(yuǎn)小于交流電網(wǎng)。隨著直流負(fù)荷和運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，直流電網(wǎng)中電能損耗低的特性會(huì)日益明顯。應(yīng)指出配電網(wǎng)負(fù)荷類型或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果將隨之改變。在這一階段，我國(guó)新建、直流配電網(wǎng)在成本消耗和電能節(jié)約建設(shè)等方面都將迎來較好成效。直流配電網(wǎng)的使用頻率會(huì)越來越高，它的發(fā)展趨勢(shì)很有研究?jī)r(jià)值。4結(jié)論總之，相對(duì)于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是方便了分布式能源的接入，有很好的發(fā)展前景。但由于直流配電網(wǎng)在相關(guān)技術(shù)方面仍然存在著一些問題需要應(yīng)對(duì)。所以相關(guān)工作人員要積極的參考船舶、與電力汽車和直流微電網(wǎng)有關(guān)的技術(shù)，不斷開拓創(chuàng)新，銳意進(jìn)取，針對(duì)直流配電系統(tǒng)展開了深入的研究，推動(dòng)直流配電網(wǎng)的良好運(yùn)行。參考文獻(xiàn)[1]韓煒煒.柔性直流輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析[J].電子測(cè)試,2018(1):2.[2]夏水銀.柔性直流輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電力系統(tǒng)裝備,2021(007):000.[3]周曦璇.柔性直流輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景探析[J]