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構建全球能源互聯網需要哪些領域的電網技術創新?

發布時間:2015-12-23 14:54:50 點擊量:

來源:國家電網報

    以電為中心、全球配置的能源發展格局,決定了電網技術在未來能源發展中的關鍵性作用,需要不斷提高電網輸送能力、配置能力和經濟性,重點圍繞電力系統各環節,加快堅強智能電網技術全面創新,主要領域包括特高壓輸電技術和裝備、海底電纜技術、超導輸電技術、直流電網技術、微電網技術和大電網運行控制技術等。這些技術突破是構建全球能源互聯網的重要基礎。

  

  特高壓輸電技術和裝備

    

    近年來,中國特高壓輸電技術發展很快,輸電距離從幾百千米提升到幾千千米,單回線路輸電容量增加到800萬千瓦。未來全球能源互聯網將以特高壓電網為骨干網架,實現全球清潔能源的大規模、大范圍配置。

    特高壓有三個發展趨勢:進一步提升特高壓輸電容量和距離,研制高可靠性的換流變壓器、換流閥、套管、直流濾波器等關鍵設備,研制適應極熱極寒地區的特高壓輸電設備。目前,1000千伏特高壓的輸電成本只有500千伏超高壓輸電成本的72%左右。隨著全球能源互聯網建設,特高壓設備實現規模化生產后,輸電成本將進一步降低。

  

  海底電纜技術

   

    海底電纜技術是實現跨洲聯網、構建全球能源互聯網必不可少的關鍵技術。絕緣技術是海底電纜技術突破的重點。目前海底電纜絕緣形式有浸漬紙包電纜、自容式充油電纜、擠壓式絕緣電纜、充氣式絕緣電纜。

    高電壓、長距離、大容量海底電纜是未來發展的主要技術方向。目前,應用較為普遍的是交聯聚乙烯絕緣電力電纜,最高電壓等級為交流500千伏、直流±320千伏。未來交流1000千伏、直流±800千伏、距離長于100千米的特高壓電力電纜研制成功后,可以用于跨海峽電網互聯,以及深海地區海上風電和海洋能發電基地電力送出。

  

  超導輸電技術

    

    超導輸電技術是采用具有高電流密度的超導材料作為導體的輸電技術,當處于超導態時,導體的直流電阻基本為零,幾乎沒有熱損耗。超導輸電線路的傳輸容量可以達到同電壓等級交流線路輸電容量的3~5倍、直流輸電容量的10倍。目前在研究狀態的最長超導輸電線路在荷蘭阿姆斯特丹,電纜設計總長6000米。中國超導技術已經取得重要突破,超導臨界溫度已經提高到-120℃(即153開)左右。

    高溫超導體一般為陶瓷材料,延展性差,無法制成長距離輸電線。要實現長距離、大容量輸電,必須在高溫超導材料方面實現重大突破。

  

  直流電網技術

    

    與傳統的直流輸電系統相比,直流電網可以提供更高的供電可靠性和設備的冗余性,適應性更強的供電模式,靈活和安全的潮流控制。直流電網在大規模清潔能源發電和分布式電源接入、海洋群島供電、海上風電場群集送出、新型城市電網構建等方面,具有更高的經濟性和安全性。

    未來構建直流電網,需要在直流電網拓撲與網架構建基礎理論、直流電網穩態特性及與交流電網相互作用機理、直流電網動態特性及安全性評價基礎理論、直流電網故障保護與網絡重構方法、直流電網運行可靠性基礎理論與評估方法等方面進行基礎研究。

  

  微電網技術

   

    微電網技術是對分布式供能系統和用電負荷的局域管理技術。目前,國內外微電網還處于試驗示范階段,尚未實現商業化運行。中國已建和在建微電網試點工程有14個。

    微電網運行控制目前主要集中在對簡單形態的交流型微電網的研究,未來需要在復雜形態的交直流混合微電網、冷熱電聯供微電網、多微電網并列運行控制技術,以及微電網與大電網協調運行等領域深入研究,推動微電網技術創新,更好地融入各國泛在智能電網。

  

  大電網運行控制技術

   

    特大型交直流混合電網(簡稱大電網)是電力規模化集中匯集、遠距離跨洲傳輸、大范圍靈活配置的重要基礎平臺,具有接入電源類型多元、設備類型多樣、地域覆蓋廣泛等結構特征,以及輸送容量大、潮流波動頻繁、受擾行為復雜等運行特性。大電網運行控制技術是構建全球能源互聯網、保障安全穩定運行的關鍵。未來有三個發展方向:大電網安全穩定機理、特性和分析技術;實時/超實時仿真和決策技術,評估當前系統的安全水平,給出預防控制策略,輔助調度人員調整運行方式,提高電網安全運行水平;電網故障診斷、恢復及自動重構技術。


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