探討電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

摘要：由于能電網(wǎng)擁有數(shù)字化、信息化的特點(diǎn)，因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中常使用電力工程技術(shù)。筆者結(jié)合多年的工作，文章對(duì)電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行分析，簡要介紹我國智能電網(wǎng)的相關(guān)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力工程技術(shù);智能電網(wǎng);建設(shè);應(yīng)用

當(dāng)前全球氣候正發(fā)生巨大的變化，并且全球人口不斷的增多，能源問題也已經(jīng)越來越突出，因此，智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)受到全球的注意。目前，國內(nèi)的電網(wǎng)公司的主要目標(biāo)是將結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架與智能化建設(shè)相結(jié)合，這一系統(tǒng)主要包括發(fā)電技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)化調(diào)整技術(shù)等。

一、智能電網(wǎng)概述

目前，全世界范圍內(nèi)的氣候變化越來越頻繁，且由于人口的劇增，能源的供應(yīng)也越來越緊缺，因此，智能電網(wǎng)在全球中不斷地被關(guān)注。在幾年前，美國政府為了恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的良好運(yùn)行，將智能電網(wǎng)的建設(shè)作為核心策略，來解決由于能源引起的危機(jī)，并利用它來促進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。在我國，智能電網(wǎng)的建設(shè)更是一項(xiàng)緊急的任務(wù)，由于我國是世界上人口最多的國家，國土面積很大，且不同的區(qū)域也有不同的發(fā)展步伐，能源資源在全國范圍內(nèi)的分布很不均勻。因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，應(yīng)該將我國的實(shí)際情況考慮進(jìn)去，并在了解建設(shè)重點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行循序漸進(jìn)的建設(shè)。目前，我國的電網(wǎng)公司建設(shè)智能電網(wǎng)的目標(biāo)是“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，也就是將結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架和智能化建設(shè)融合在一起，這個(gè)有機(jī)整體的主要組成部分是發(fā)電、通信、輸變電以及自動(dòng)化調(diào)度等。

結(jié)合我國的國情，我國的智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)具有以下的特征：第一，綠色環(huán)保：該特點(diǎn)要求將電網(wǎng)資源循環(huán)利用，最大程度地減少對(duì)環(huán)境造成的污染和不良影響。第二，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固：架構(gòu)的堅(jiān)固能夠保證在不良的天氣中具有較強(qiáng)的承受能力，并且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成干擾。第三，資源優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化能夠最大程度提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率。第四，自動(dòng)化：電網(wǎng)的自動(dòng)化能夠使其在出現(xiàn)故障的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行診斷和調(diào)節(jié)，從而將故障消除，使其功能恢復(fù)正常。第五，經(jīng)濟(jì)性：智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該綜合各方面的因素，將成本控制在最合適的范圍內(nèi)，不僅能確保能源的質(zhì)量，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。第六，交互性：該特性是指在能源的供應(yīng)中，建立起市場(chǎng)和用戶之間的交流模式，以根據(jù)用戶的具體需求，不斷優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量。

二、電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的總體應(yīng)用

（一）電力工程技術(shù)在電源部分中的應(yīng)用

為智能電網(wǎng)提供不斷的電能，是電力工程技術(shù)最大的作用，其中包括：直流和交流，交流具體分為變頻和恒頻[1]。在變電所中，既能使用直流電源，也能夠使用交流電源，并且無論是在哪一種計(jì)算機(jī)中都可以采用高頻開關(guān)電源。

（二）電力工程中在輸電過程中的應(yīng)用

因?yàn)樵谥悄茈娋W(wǎng)的應(yīng)用中對(duì)電能和電網(wǎng)的工作狀態(tài)要求相對(duì)比較高，在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中應(yīng)該保證電能的高質(zhì)量和電網(wǎng)工作的穩(wěn)定性，而要達(dá)到這一目的就要求把電力工程技術(shù)中最為關(guān)鍵的兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來，即無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波抑制技術(shù)[2]。其中最為典型的就是超導(dǎo)無功補(bǔ)償設(shè)置以及薄型交流變換器等。

（三）電力工程技術(shù)在智能發(fā)電過程中的應(yīng)用

在這一整套智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力工程技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，主要是通過使用電力電子器件，來達(dá)到電能之間的轉(zhuǎn)化和控制。這一技術(shù)極大地減少了電量的消耗，與此同時(shí)，還極大的降低了機(jī)電設(shè)備的使用，極大地提升了工作效率。

三、電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用

（一）電能的質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)

該技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，需要建立在電能的質(zhì)量等級(jí)劃分以及評(píng)估方法體系的完善的基礎(chǔ)上，對(duì)供用電的接口所具備的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行分析，從而建立起用戶經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)等級(jí)這兩個(gè)評(píng)估體系，并借助法律法規(guī)的不斷完善，來促使智能電網(wǎng)的建設(shè)往經(jīng)濟(jì)且優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。電能的質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，具體涵蓋了直流有源濾波器相關(guān)技術(shù)、自適應(yīng)靜止無功補(bǔ)償技術(shù)、電氣化鐵道平衡供電技術(shù)、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器以及連續(xù)調(diào)諧濾波器關(guān)鍵技術(shù)等，這些技術(shù)能夠使得電能的質(zhì)量大大提高，并且降低了其使用的成本，從而具有較大的應(yīng)用市場(chǎng)。

（二）柔性交流輸電技術(shù)

該技術(shù)是將清潔度高的新能源等輸入電網(wǎng)中的主要技術(shù)，它是在微處理以及微電子技術(shù)，電力技術(shù)、電子技術(shù)以及相關(guān)的通信和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的能夠?qū)涣鬏旊妼?shí)現(xiàn)靈活控制的技術(shù)[3]。因?yàn)槲覈闹悄茈娋W(wǎng)建設(shè)主要基礎(chǔ)是電壓很高的輸變電，在整個(gè)建設(shè)過程中需要將一些新的清潔能源輸進(jìn)去，并實(shí)現(xiàn)能源的隔離等，而柔性交流輸電則適應(yīng)了這種要求，在智能電網(wǎng)建設(shè)中的需求不斷增長。將電力工程技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中各種參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，輸電過程中的損耗也大大降低，并且輸電線路的輸送能力也提高了。

（三）高壓直流輸電技術(shù)

當(dāng)前的直流輸電系統(tǒng)中，很多環(huán)節(jié)都采用交流電，但是輸電過程是用直流電的，采用該技術(shù)能夠利用控制換流器，實(shí)現(xiàn)整流或者逆變的工作狀態(tài)。一些重量比較輕的直流輸電系統(tǒng)中，換流器一般是由一些可以關(guān)斷的元件組成的，它有利于提高輸送的穩(wěn)定性，且具有較高的經(jīng)濟(jì)性能，能夠應(yīng)用在遠(yuǎn)距離或者近距離直流輸電工程中，還能為一些孤立的地域例如海島供電。高壓直流輸電技術(shù)在我國的遠(yuǎn)距離輸電中應(yīng)用很廣泛，其應(yīng)用趨勢(shì)將不斷地向更遠(yuǎn)距離以及更大容量的輸電工程中發(fā)展[4]。

（四）能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

未來社會(huì)中的能源發(fā)展方向應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)能源，也就是將能源的消耗量以及對(duì)環(huán)境的排放和污染控制在最低水平上，低碳經(jīng)濟(jì)能源的核心是在能量的轉(zhuǎn)換上采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用[5]。目前，我國將具有很大規(guī)模電場(chǎng)的并網(wǎng)技術(shù)作為主要的開發(fā)技術(shù)，從發(fā)展趨勢(shì)來看，電網(wǎng)未來的發(fā)展方向可能是光伏發(fā)電等范圍很大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的并網(wǎng)技術(shù)。將國內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)和國外對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，目前我國的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)還不成熟，還處于一個(gè)初級(jí)的發(fā)展階段，相關(guān)的更多技術(shù)還要進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。在智能電網(wǎng)建設(shè)中采用能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，其發(fā)展的方向是促進(jìn)對(duì)可再生能源的利用，并提高對(duì)各種并網(wǎng)技術(shù)的利用。

四、關(guān)鍵的電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

（一）串聯(lián)補(bǔ)償中的工程應(yīng)用

伊馮500kV"TCSC項(xiàng)目是國家發(fā)改委批準(zhǔn)的國家級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目是由C-EPRI"Scienceamp;Technology"Co.，Ltd建立，將伊馮500kVTCSC項(xiàng)目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW，用于該項(xiàng)目的TCSC設(shè)備，都是由中國獨(dú)立設(shè)計(jì)、發(fā)展、組裝和調(diào)試的。這個(gè)設(shè)備的成功運(yùn)營表明中國已經(jīng)精通了適應(yīng)高寒地區(qū)的全套大容量可控串補(bǔ)的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了HVTCSC的工業(yè)化應(yīng)用。

（二）并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓こ虘?yīng)用

C-EPRI"Science"amp;"TechnologyCo.，Ltd完成了無功補(bǔ)償設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)的研究，這一設(shè)備是中國裝機(jī)容量最大的無功補(bǔ)償設(shè)備，而且成功將無功補(bǔ)償技術(shù)用于運(yùn)營之中，聯(lián)眾不銹鋼公司將無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)用在實(shí)際中。這些設(shè)備有效解決了由設(shè)備中的脈動(dòng)負(fù)載（像熔爐的特高壓電動(dòng)）引起的電力質(zhì)量問題（問題包括無功功率影響，電壓波動(dòng)和閃爍，將大量的逆序列和諧波注入電網(wǎng)中），因此設(shè)備可確保工程安全運(yùn)營，聯(lián)眾不銹鋼公司每年有2千萬的經(jīng)濟(jì)利益。

（三）常規(guī)電力技術(shù)的工程應(yīng)用

北京大型航空公司的電力負(fù)載對(duì)電壓驟降和短期的電源中斷造成的短暫電力質(zhì)量問題很敏感。根據(jù)這家公司的實(shí)際情況，C-EPRI"Science"amp;TechnologyCo.，Ltd.安置兩個(gè)常規(guī)的電力設(shè)備（SSTS和DVR），通過常規(guī)的電力技術(shù)解決電力質(zhì)量問題。在成功運(yùn)營后，這些設(shè)備有效地消除了電力質(zhì)量問題。

綜上所述，本文通過針對(duì)智能電網(wǎng)在我國建設(shè)中的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)的分析，提出電力工程在智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要應(yīng)用，對(duì)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的總體應(yīng)用、具體技術(shù)應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。通過實(shí)例表明，電力工程技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)智能化電網(wǎng)的建設(shè)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)及提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

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