未來(lái)電網(wǎng)是什么樣子

發(fā)布時(shí)間:2013-4-23 23:00    發(fā)布者:Liming
         訪(fǎng)中國工程院院士鄭健超  “未來(lái)的電網(wǎng)將更加可靠、對環(huán)境更加友好,更加有效、更加靈活和更加經(jīng)濟!痹诘谌龑弥袊娏Πl(fā)展和技術(shù)創(chuàng )新院士論壇上,中國工程院院士鄭健超向人們描述了未來(lái)電網(wǎng)的形態(tài)。他說(shuō),未來(lái)電網(wǎng)應該更加可靠,能夠抵御各種自然災害,防止人因失誤的能力更強;它對環(huán)境更加友好,線(xiàn)路、變電站變得更緊湊,以大幅度降低占地需求,把電磁環(huán)境影響降低到公眾可接受的程度;它將更加有效,即電力傳輸和轉換效率、電網(wǎng)資源利用效率都將進(jìn)一步提升;它將更加靈活,可讓更多的可再生能源發(fā)電電源接入電網(wǎng),可適應各種運行方式和用戶(hù)多樣化的需求;它將更加經(jīng)濟,造價(jià)低、經(jīng)濟上有競爭力。
  新型設備研發(fā)的方向取決于電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和需求。鄭健超認為,隨著(zhù)特高壓和智能電網(wǎng)加速建設,新一代電網(wǎng)的發(fā)展對電網(wǎng)設備的創(chuàng )新提出了重大需求,而新材料、新技術(shù)、新工藝、新器件的出現,為實(shí)現輸配電設備的變革提供了技術(shù)機遇。
  新一代電網(wǎng)設備與傳統設備相比,技術(shù)性能有顯著(zhù)提升!捌涔こ虘脤﹄娋W(wǎng)的未來(lái)產(chǎn)生革命性的影響!编嵔〕慕榻B引起了人們極大的興趣。
  可以裝進(jìn)手提箱的變壓器
  變壓器,是人們較為熟悉、能經(jīng)常接觸到的電網(wǎng)設備。目前,傳統變壓器靠機械的分級開(kāi)關(guān)調壓,不能連續快速調節電壓,無(wú)法滿(mǎn)足智能變電站的要求。由于結構和尺寸限制,傳統變壓器也無(wú)法安裝在封閉電器之內。
  鄭健超向大家展示了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)——固態(tài)變壓器,又稱(chēng)智能萬(wàn)用變壓器。它傳輸的功率密度比傳統變壓器大2個(gè)數量級,重量和尺寸卻相應降低了2個(gè)數量級。鄭院士對此作了一個(gè)形象的比喻,即可以實(shí)現“把笨重的傳統配電變壓器變成小巧的固態(tài)變壓器裝進(jìn)手提箱”的目標。這為建設高度緊湊化、全封閉、電磁環(huán)境影響小的智能變電站創(chuàng )造了條件。
  除變壓功能外,固態(tài)變壓器還具有連續快速調壓、變頻、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償、電能質(zhì)量控制等功能,把原來(lái)多種設備的功能融合為一體!斑@是未來(lái)智能電網(wǎng)最基礎的設備,F在,大家對用交流還是直流有爭議,如果以后采用了這樣的設備,則由控制系統說(shuō)了算,既可同步又可異步,這個(gè)問(wèn)題就迎刃而解了!编嵲菏恐赋,固態(tài)變壓器將首先在配電網(wǎng)應用,包括高層樓宇供電、電力機車(chē)供電、電動(dòng)車(chē)快速充電、風(fēng)電光伏發(fā)電等間歇式電源直接接入最終用戶(hù)等。這種設備以后還有可能進(jìn)入輸電網(wǎng)使用,將對同步/異步聯(lián)網(wǎng)、系統穩定控制、大型風(fēng)電站接入、動(dòng)態(tài)無(wú)功控制產(chǎn)生重要影響。

  未來(lái)輸電線(xiàn)路導體新選擇
  從地球到月球架設一條“天梯”?這是鄭健超在演講中舉的一個(gè)例子。未來(lái)輸配電線(xiàn)路的研究目標之一,是采用超導材料或其他高電導率材料,降低輸配電線(xiàn)路的能源損耗。碳納米管導線(xiàn)就是其中一種材料。
  碳納米管導線(xiàn)的抗拉強度比超高強度的鋼材還高2個(gè)數量級,由碳納米管組成的碳纖維理論強度為鋼的100倍。直徑1毫米的碳纖維足以承受20多噸的總重量。鄭健超說(shuō),如果想從地球到月球架設一條“天梯”,即使用強度最高的鋼材,其自重也會(huì )把導線(xiàn)拉斷,而碳納米管導線(xiàn)則可以勝任。此外,碳納米管電導率可以做得比銅的電導率更高,而重量只是電阻相同的銅導線(xiàn)的1/6。因此,碳納米管導線(xiàn)是未來(lái)輸電線(xiàn)路導體的一種極好選擇。在先進(jìn)電池、儲能設備的電極材料和各種電力、電子器件的接觸材料等方面會(huì )有重大應用前景。
  電網(wǎng)建設推動(dòng)科研創(chuàng )新與國產(chǎn)化進(jìn)程
  鄭健超表示,傳統的電網(wǎng)設備,在工程應用上已有百年歷史。而新材料、新技術(shù)、新器件的出現,為研發(fā)新一代電網(wǎng)設備創(chuàng )造了條件。電網(wǎng)建設的大規模發(fā)展,也為科研創(chuàng )新提供了更優(yōu)良的土壤,加速了新一代電網(wǎng)設備的面世。
  比如,非超導故障電流限制器,鄭健超介紹說(shuō),這種限制器在電網(wǎng)黑啟動(dòng)時(shí)如遇短路故障仍有限流功能,故障發(fā)生后1.0毫秒即進(jìn)入限流狀態(tài),動(dòng)作迅速可靠。通過(guò)特高壓電網(wǎng)的建設實(shí)踐,他們現在已設計出一種適用于超高壓、特高壓電網(wǎng)的自啟動(dòng)無(wú)源高速限流器,動(dòng)作時(shí)間可壓縮至60微秒,可靠性和響應時(shí)間均優(yōu)于現有的超導限流器。
  “從220千伏到500千伏,再到現在的特高壓,有很多技術(shù)創(chuàng )新問(wèn)題在電壓等級的跨越中得以解決。更重要的是加速了國產(chǎn)化的進(jìn)程!编嵔〕貞浧鹞覈谝粭l500千伏葛洲壩—上海直流輸電線(xiàn)路,設備、技術(shù)全部從國外引進(jìn)!叭缃,我們的交流特高壓工程核心設備都是中國制造了。去年錦屏—蘇南特高壓直流工程投運,我們自主知識產(chǎn)權的換流閥研制成功而且應用性能非常好!编嵲菏勘硎,國家電網(wǎng)公司花了很大的力氣促進(jìn)設備國產(chǎn)化,在建的幾項特高壓工程國產(chǎn)化程度更高,這對電網(wǎng)發(fā)展和科技創(chuàng )新來(lái)說(shuō)都是大好事。(國家電網(wǎng)報)
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