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构建全球能源互联网需要哪些领域的电网技术创新?

发布时间:2015-12-23 14:54:50 点击量:

来源:国家电网报

    以电为中心、全球配置的能源发展格局,决定了电网技术在未来能源发展中的关键性作用,需要不断提高电网输送能力、配置能力和经济性,重点围绕电力系统各环节,加快坚强智能电网技术全面创新,主要领域包括特高压输电技术和装备、海底电缆技术、超导输电技术、直流电网技术、微电网技术和大电网运行控制技术等。这些技术突破是构建全球能源互联网的重要基础。

  

  特高压输电技术和装备

    

    近年来,中国特高压输电技术发展很快,输电距离从几百千米提升到几千千米,单回线路输电容量增加到800万千瓦。未来全球能源互联网将以特高压电网为骨干网架,实现全球清洁能源的大规模、大范围配置。

    特高压有三个发展趋势:进一步提升特高压输电容量和距离,研制高可靠性的换流变压器、换流阀、套管、直流滤波器等关键设备,研制适应极热极寒地区的特高压输电设备。目前,1000千伏特高压的输电成本只有500千伏超高压输电成本的72%左右。随着全球能源互联网建设,特高压设备实现规模化生产后,输电成本将进一步降低。

  

  海底电缆技术

   

    海底电缆技术是实现跨洲联网、构建全球能源互联网必不可少的关键技术。绝缘技术是海底电缆技术突破的重点。目前海底电缆绝缘形式有浸渍纸包电缆、自容式充油电缆、挤压式绝缘电缆、充气式绝缘电缆。

    高电压、长距离、大容量海底电缆是未来发展的主要技术方向。目前,应用较为普遍的是交联聚乙烯绝缘电力电缆,最高电压等级为交流500千伏、直流±320千伏。未来交流1000千伏、直流±800千伏、距离长于100千米的特高压电力电缆研制成功后,可以用于跨海峡电网互联,以及深海地区海上风电和海洋能发电基地电力送出。

  

  超导输电技术

    

    超导输电技术是采用具有高电流密度的超导材料作为导体的输电技术,当处于超导态时,导体的直流电阻基本为零,几乎没有热损耗。超导输电线路的传输容量可以达到同电压等级交流线路输电容量的3~5倍、直流输电容量的10倍。目前在研究状态的最长超导输电线路在荷兰阿姆斯特丹,电缆设计总长6000米。中国超导技术已经取得重要突破,超导临界温度已经提高到-120℃(即153开)左右。

    高温超导体一般为陶瓷材料,延展性差,无法制成长距离输电线。要实现长距离、大容量输电,必须在高温超导材料方面实现重大突破。

  

  直流电网技术

    

    与传统的直流输电系统相比,直流电网可以提供更高的供电可靠性和设备的冗余性,适应性更强的供电模式,灵活和安全的潮流控制。直流电网在大规模清洁能源发电和分布式电源接入、海洋群岛供电、海上风电场群集送出、新型城市电网构建等方面,具有更高的经济性和安全性。

    未来构建直流电网,需要在直流电网拓扑与网架构建基础理论、直流电网稳态特性及与交流电网相互作用机理、直流电网动态特性及安全性评价基础理论、直流电网故障保护与网络重构方法、直流电网运行可靠性基础理论与评估方法等方面进行基础研究。

  

  微电网技术

   

    微电网技术是对分布式供能系统和用电负荷的局域管理技术。目前,国内外微电网还处于试验示范阶段,尚未实现商业化运行。中国已建和在建微电网试点工程有14个。

    微电网运行控制目前主要集中在对简单形态的交流型微电网的研究,未来需要在复杂形态的交直流混合微电网、冷热电联供微电网、多微电网并列运行控制技术,以及微电网与大电网协调运行等领域深入研究,推动微电网技术创新,更好地融入各国泛在智能电网。

  

  大电网运行控制技术

   

    特大型交直流混合电网(简称大电网)是电力规模化集中汇集、远距离跨洲传输、大范围灵活配置的重要基础平台,具有接入电源类型多元、设备类型多样、地域覆盖广泛等结构特征,以及输送容量大、潮流波动频繁、受扰行为复杂等运行特性。大电网运行控制技术是构建全球能源互联网、保障安全稳定运行的关键。未来有三个发展方向:大电网安全稳定机理、特性和分析技术;实时/超实时仿真和决策技术,评估当前系统的安全水平,给出预防控制策略,辅助调度人员调整运行方式,提高电网安全运行水平;电网故障诊断、恢复及自动重构技术。


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