柔性输电技术在智能电网中的应用研究

柔性输电技术在智能电网中的应用研究

(华北水利水电大学河南省郑州市450045)

摘要:随着现代科学技术与互联网技术的不断发展,为输变电技术的发展和电网的发展带来了新的机遇,同时也促进了智能电网中输变电技术的合理应用,有益于提高电网用电效率,降低智能电网的复杂程度。本文先对柔性输电技术及智能电网进行了概述,然后对柔性输电技术在电网中的具体应用进行了分析。

关键词:柔性输电技术;智能电网;应用

以电网建设角度而言,智能电网的发展已处于较为成熟阶段,而随着输变电技术的不断发展,逐渐将之运用到电网的建设过程中,输变电技术具有的高技术含量、系统强度及协作性,注定了它将在智能电网中发挥出巨大的作用。将柔性输电技术运用至智能电网中,能够有效增强智能电网的安全性与稳定性,真正意义上实现提高智能电网的用电效率,降低智能电网复杂程度的目的。

一、柔性输电技术及智能电网概述

1、智能电网

智能电网即电网的智能化,是以通讯网络为建设基础,并通过对传感、测量技术、设备技术、控制方法及决策支持系统技术等的运用,实现最终的可靠、安全、经济、环境友好目标。简单来说,智能电网能实现电网的信息化、自动化及互动化等,能真正为电能质量的提高奠定扎实基础。

2、柔性直流输电技术

柔性直流输电技术是一种创新的直流输电技术,结构方面与高压直流输电较为类似,其构成主要是由换流站和直流输电线路构成。它与传统高压直流输电有较大的不同:(1)换流器运用的是可关断器件IGBT,具有关断电流能力;(2)无源逆变运用的是脉宽调制技术,对受端系统的容量并无实际要求,实现了常规直流输电向无交流电源负荷送电的目的;(3)灵活的控制方式与最佳的运行特征能提高交流电网电能的质量;(4)将经济应用功率的范围缩小至几十MW。此外,柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联等多方面都有着极强的优势,是促使大电网格局发展的关键所在。

3、柔性交流输电技术

柔性交流输电技术将电力电子技术、微处理、微电子技术、通信技术和控制技术融合了起来,是能够灵活、快速控制交流输电的一种新技术,能够不断增强交流电网的稳定性,并不断减少电力传输的成本。此技术能借助电网提供的感应或无功率,不断提高输电的质量与效率。

二、柔性交流与直流输电技术在智能电网中的具体应用

1、柔性交流输电技术的应用

第一,有源电力滤波器,简称为APF。APF能避免用电载荷在电网系统中运行再次出现有害电压与电流分量,确保高次谐波等有害分量不会对电网系统造成污染。APF对电网的综合主动补偿是以PWM电力电子脉冲时的全控调控的,以此为基础给电网系统极性相反且大小相等的电压或电流用以补偿。围绕电网的运行特点,将APF、电力电子控制及电路结构技术三者的有效结合,能不断优化三相不平衡、长距离线路电压差、高次谐波及基波正序无功补偿等功能,同时可以根据实际工程应用的实情对上述的补偿方式进行有效结合。此外,为了实现对用电载荷短的无功功率补偿,需对高次谐波分离进行合理控制,并对APF、电子元器件电容电量及电阻进行并联,真正意义上提高供电的质量。

第二,静止无功补偿调控装置,简称SVC装置。SVC装置由三部分构成,即固定电容器组、晶闸管控制的电容器组(TSC)及电抗器组(TCR),实现整个装置的功能主要是依靠TSC和TCR来完成,是一种无功补偿系统。当SVC装置处于接入输电线路状态时,通过TSC和TCR的调节,能促使系统的无功输出不断变化,从而提高系统的稳定性。此外,SVC装置使用时具有较强的局限性,如电网电压波动大的时候,SVC装置会表现出极强的恒阻抗特性,局限其作用的有效发挥。因此,这就需要在对SVC装置使用时,必须要确保电网电压的波动控制在合理范围中。

第三,静止无功补偿装置,简称为STATCOM装置。它是一种不具有旋转部件、快速、平滑可控的动态性无功功率补偿装置,能并联使用可控的电抗器与电力电容器。电抗器与电力电容器处于互补状态,前者能发出无功功率,后者可以吸收无功功率。对电抗器的合理调节,可以使整个装置快速进行反向调节,实现快速响应目的。根据电抗器的调节方法,可以将STATCOM装置分为可控饱和、自饱和及相控三种类型。目前STATCOM是最为先进的无功补偿装置,只需要通过电力电子器件的高频开关来产生所需无功功率,尤其适合用于中高压电力系统中的动态无功补偿。此外,将STATCOM装置运用于智能电网中,可以避免出现低频谐振的现象,因为装置中的电容器的容量普遍较小。

此外,还包括静止无功发生装置和统一潮流控制装置等核心装置,由于篇幅原因不进行一一分析。

2、柔性直流输电技术的应用

第一,新能源接入。新时代背景下,除了水电外,风电和太阳能发电将会成为可再生能源发电的主力,但这些再生能源都具有功率波动大的情况,传统的交流输电系统难以达到电源接入要求。而将柔性直流输电技术运用到智能电网中,则可以使其控制处于灵活与经济状态,能满足大量分布式电源的合理接入。

第二,大城市负荷密集地区的供电。随着我国经济的不断发展,负荷密集的地区越来越多,较多地区都需要从外地向城市中心输入的大量电力,这是传统交流输电所不能实现的。而将柔性直流输电应用到智能电网中,不仅具有占地面积小、环境影响小等特点,还可以在紧急情况下作为保安电源和黑启动电源,能实现外地向城市中心进行安全供电。

【总结】

现代化背景下人们对于电力能源的质量、可靠性及经济性等方面都提出了全新的要求。将柔性输电技术应用到智能电网系统中,能有效优化电力能源的配置与调节,为供电系统高效节能、安全稳定及灵活的运行奠定基础。

参考文献:

[1]输变电技术在智能电网中的应用[J].范建明.山东工业技术.2017(16).

[2]浅析输变电技术在智能电网中的应用[J].陈德阶.通讯世界.2015(17).

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