《能源監測與評價》——電力企業的節能監測(四)
(5)電網無功功率配置。大量無功電流在電網中會導致線路損耗增大,變壓器利用率降低,用戶電壓跌落。無功功率補償是利用技術措施降低線損的重要措施之一,在有功功率合理分配的同時,做到無功功率的合理分布。
無功功率優化的目的是通過調整無功功率潮流的分布降低網絡的有功功率損耗,并保持最好的電壓水平。
2.企業供配電系統節能監測方法
監測應在用電體系處于正常生產實際運行工況下進行,測試期為一個代表日(24h)。監測所有的儀表應能滿足監測項目的要求,儀表必須完好,并且電能計量儀表準確度應不低于2.O級。測試儀表、測試條件、測試和計算方法應符合GB/T3485-1998和GB/T13462-2008《電力變壓器經濟運行》的有關規定。測試數據每小時準點記錄一次。
(1)日負荷率的測試與計算。用電體系日平均負荷與日最大負荷的數值之比的百分數,即日負荷率Kt(%)在測試期內,測算以下參數:
1)日平均負荷。用電體系在測試期內實際用電的平均有功負荷Pp(kW),其數值等于實際用電量除以用電小時數。
2)日最大負荷。用電體系在測試期出現的最大小時平均有功負荷Pma。(kW)。用電體系在測試期的日負荷率Kr(%)按式(4-35)計算
(2)變壓器負載系數的測試與計算。電力變壓器運行期間平均輸出視在功率與其額定容量之比,即變壓器負載系數B,又稱變壓器平均負載系數。
在測試期內,分別測算每臺變壓器的下列參數:
1)運行期間;變壓器投入運行的時間t,h。
2)有功電量:運行期間變壓器負載側的有功電量Ep,kWh。
3)無功電量:運行期間變壓器負載側的無功電量Eq,kvarh。
4)額定容量:變壓器額定容量Se,kVA。
測試期的變壓器負載系數B為
B=S/Se (4-36)
式中S-變壓器平均輸出視在功率.kVA。
變壓器負載系數也可以用以下方法測算其近似值:
1)分別測算每臺變壓器運行時負載側的均方根電流I2,A。
2)記錄每臺變壓器負載側額定電流I2e,A。
3)變壓器負載系數B為
B≈I2/I2e (4-38)
變壓器綜合功率損耗率最低時,其輸出視在功率與額定容量之比,即變壓器綜合功率表經濟負載系數B。
(3)線損率的測試與計算。供給用電體系的電量由體系受電端經變電站至低壓供配電線路末端所損耗的電量之和占體系總供給電量的百分數,即線損率a,%。
在測試期內,測算以下參數:
1)用電體系實際總供給電量Er,kWh。
2)每臺變壓器的損耗△Es,kWh。
3)每條線路的損耗△Esx;,kWh。
4)電氣儀表元件的損耗△Ey,kWh。
△Ey在現場監測時,允許忽略不計,測試期的線損率a(%)按式(4-39)計算為
(4)企業用電體系功率因數的測試與計算。用電體系有功功率與視在功率之比,即功率因數;以用電體系有功電量與無功電量為參數計算而得的功率因數,即企業用電體系功率因素cosp,又稱企業用電體系加權平均功率因數。
在測試期內,測算以下參數:
1)供給用電體系的總有功電量Erp.kWh。
2)供給用電體系的總無功電量Erq,kvarh。
測試期的企業用電體系功率因數cosp為
當備有功率因數表時,可直接讀取功率因數cosp的值。
(四)高效節能輸電
為了解決對輸電容量的需求持續增長與建設新線路困難的矛盾,近年來人們開始將更多的注意力從電網的擴張轉移到挖掘現有網絡的潛力上,研究利用其他高效節能輸電新技術來均衡電網的潮流和提高輸電線路的輸送容量,從而提高輸電網的輸送能力。目前有柔性輸電技術、緊湊型輸電技術等高效節能輸電技術。
1.柔性輸電技術
柔性輸電技術是基于現代大功率電力電子技術及信息技術的現代輸電技術。
柔性輸電技術可提高輸配電系統的可靠性、可控性、運行性能及電能質量,是一項對未來電力系統的發展可能產生巨大變革性影響的新技術。柔性輸電技術可分為柔性直流輸電技術和柔性交流輸電技術。
(1)柔性直流輸電技術。柔性直流輸電自身靈活控制潮流和交流電壓的功能對系統短路比無影響,可將它放置在系統薄弱環節以增強系統穩定性,適合于向遠地負載、小島、海上鉆井等孤立網絡供電,尤其適用于風力發電系統。
柔性直流輸電技術用于連接風電場和電網具有獨特的優勢,它無需額外的無功功率補償,能實現風力發電的遠距離能量輸送。它可以連接多臺風電機組,甚至多個風電場,從而減少換流站的個數,節約成本。
(2)柔性交流輸電技術。柔性交流輸電技術,又稱為靈活交流輸電技術。該技術是基于電力電子技術改造交流輸電的系列技術,它可以對交流電的無功功率、電壓、電抗和相角進行控制,從而能有效提高交流系統的安全穩定性,滿足電力系統長距離、大功率安全穩定輸送電力的要求。
2.緊湊型輸電技術
從電網建設的遠景和特高壓電網規劃來看,線路不斷增多,線路走廊資源越來越緊張,特別是由于規劃部門對土地審批越來越嚴格,線路通道在很多地區已經成為影響電網建設的主要因素。緊湊型輸電技術與常規型輸電技術相比,具有降低電能輸送成本,減少輸電走廊對土地的占用等特點,是經濟發達、土地昂貴、房屋稠密地區節省線路走廊和工程投資、提高輸送容量的有效方法之一。
(五)影響電網發展的關鍵技術
隨著人類社會對全球常規一次能源資源可持續供應能力以及對生存環境惡化的擔憂,未來能源發展將從資源引導型轉為技術驅動型,這是世界能源發展的總體趨勢。電網發展尤其如此。
根據我國能源及電力工業的特點,以及電網發展的目標定位,將對我國電網發展產生重大影響的關鍵技術如下。
1.特高壓輸電技術
特高壓交直流輸電技術為長距離、大容量、低損耗電力輸送提供了有效的技術手段,是提高電網能源輸送能力和在更大范圍內開展電力國際合作的重要前提,也是提高我國電力行業國際影響力和競爭能力的重要契機。
特高壓輸電技術的優越性有:
(1)輸送容量大。1000kV特高壓交流按自然功率輸送能力是500kV交流的5倍,在采用同種類型的桿塔設計的條件下,1000kV特高壓交流輸電線路單位走廊寬度的輸送容量約為500kV交流輸電的3倍。
(2)節約土地資源。±800kV直流輸電方案的線路走廊寬度約76m,單位走廊寬度輸送容量約為84MW/m,是±500kV直流輸電方案的1.3倍,溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘水電站送出工程采用±800kV級直流與采用±600kV級直流相比,輸電線路可以從10回減少到6回。總體來看,特高壓交流輸電可節省約2/3的土地資源,特高壓直流可節省約1/4的土地資源。
(3)輸電損耗低。與超高壓輸電相比,特高壓輸電線路損耗大大降低,特高壓交流線路損耗是超高壓線路的1/4;±800kV直流線路損耗是±500kV直流線路的39%。
(4)工程造價省。采用特高壓輸電技術可以節省大量導線和鐵塔材料,以相對較少的投入達到同等的建設規模,從而降低建設成本。在輸送同容量條件下,特高壓交流輸電與超高壓輸電相比,節省導線材料約1/2,節省鐵塔用材約2/3。1000kV交流輸電方案的單位輸送容量綜合造價約為500kV輸電的3/4。
2.信息化及智能控制技術
該技術包括實時數據采集技術、實時控制技術,以及智能化控制策略等。
3.電網安全控制與大事故防御技術
隨著系統規模的逐步擴大以及電網功能的擴展,電網安全的重要性進一步提高。重點是研發具有動態安全分析、預警和輔助決策功能的新一代電網調度自動化系統,以及具有自適應能力、協調優化的電網動態安全穩定保障系統;加強推進先進電力電子技術的開發和應用,為大電網安全運行提供行之有效的技術保障手段和策略。
4.提高電網輸配電效率的更新改造技術
目前我國每年數千億元的電網建設投入,預示著未來30~50年乃至更長時期內,大規模的輸配電設施將達到其經濟壽命期,因此,必須提前做好提高電網輸配電效率和相關設施經濟壽命的更新改造技術儲備,
5.交互式電能控制技術
隨著高效率、低污染的各種分布式能源系統的發展和應用,大電網與用戶自有的分布式發電系統實現協調發展已成為世界電力系統發展的一個必然趨勢。隨著我國天然氣管網覆蓋面的逐步擴大以及天然氣供應能力的提高,以天然氣為燃料的分布式能源系統也將逐步在我國大中型城市中得以廣泛應用;另外,太陽能光伏發電技術等也將逐步發展到商業化應用。因此,交互式電能控制技術的開發應盡快提上議事日程。
6.適應不同特性電源接入和高效穩定運行的電網運行、控制和調度技術
根據國家能源發展的總體安排,未來的發電能源結構將逐步由目前以煤電和水電為主的單元格局轉變為以煤炭、水電、核電以及風電和太陽能等其他可再生能源并存的多元化格局,因此,未來電網將面臨如何在充分接納各種特性的電源的前提下,保證穩定、高效運行的難題。尤其是現階段我國風電開發中所特有的“小網大容量、弱網大規模”的風電開發模式特點,更需要進一步加強相應的電網運行、調度和控制技術開發,以適應風電開發的需要,并實現電網的安全、穩定、高效運行。
7.大型電力儲存技術
隨著大規模呈間歇性的風電、太陽能等可再生能源發電技術的開發應用和接入系統,以及具有交互式供電能力的分布式電源系統的發展,開發以高效率、長壽命、低成本、低污染為特征的先進大型儲能技術已成為世界主要發達國家(如歐盟、美國等)的技術開發重點。先進大型儲能技術也是電動汽車發展的重要前提,還是需求側削峰填谷和提供電力應急供應的有效技術手段。
8.其他相關前瞻性技術
例如,超導技術及其在電力系統中的應用。國內已開展了配電系統的相關技術與設備研發,美國把超導技術作為其未來全國輸電技術的重要手段。氫能及燃料電池技術等也將對未來電力終端應用產生重大影響,并對電網運行與管理模式產生影響。

責任編輯:繼電保護
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