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21世纪的电力前沿技术

发布时间:2003-07-22 来源:中国自动化网 类型:自动化要闻 人浏览
关键字:

电力前沿技术

导  读:

分布式电源 
    分布式发电装置(Distributed Generation)是指功率为数千瓦至50 MW(兆瓦)小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有,用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电,节省输变电投资、提高供电可靠性等等。 
    由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑,开辟新的线路走廊越来越困难。例如,北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是,直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。其次,与大电网配合,分布式电源可大大地提高供电可靠性,可在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下,维持重要用户的供电。加拿大魁北克省1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏,引起大面积停电,许多重要用户长期不能恢复供电。人们认识到,如果能有与电网配合的分布式电源在运转,供电可靠性将会大大地提高,一些灾难性后果是可以避免的。 
    当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机、微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池,具有良好的环保性能。 
    微型燃气轮机是功率为几千瓦至几十千瓦,转速为96 000 r/min(转/分),以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机,工作温度500℃,其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见,电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。 
    燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式,被称为21世纪的分布式电源。燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极转变为氢离子,空气中的氧气送入燃料电池的阴极,负氧离子通过两极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水,外电路则形成电流。 
    通常,完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中,电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器(又称为燃料重整器)。高温燃料电池具有内重整功能,无须配备重整器。 
    燃料电池有以下优点:有很高的效率,以氢为燃料的燃料电池,理论发电效率可达100%;处于热备用状态,燃料电池跟随负荷变化的能力非常强,可以在1 s内跟随50%的负荷变化;噪音低;可以实现实际上的零排放;省水;安装周期短,安装位置灵活,可省去新建输配电系统。 
灵活的交流输电系统(FACTS) 
    灵活的交流输电系统(FACTS)是20世纪80年代后期出现的新技术,近年来在世界上发展迅速。专家们预计,未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革,对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用,将会发挥重要作用。 
    灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合,以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制,从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损耗。 
  传统的调节电力措施,如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等,只能实现部分稳态潮流的调节功能,而且,由于机械开关动作时间长、响应慢,无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此,电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来,灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。 
  尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用,并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能,但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有:工程造价比常规的解决方案高,因此,只有在常规技术无法解决的情况下,用户才会求助于FACTS技术;FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程,如果大规模应用FACTS装置,还要解决一些全局性的技术问题,例如:多个FACTS装置控制系统的协调配合问题;FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题;FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为,FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度,只有相当成熟的技术才会大规模应用。 
  随着电力电子器件的性能提高和造价降低,以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低,可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。
















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