超導電力技術中未來智能電網應用探究
摘要:電力企業近幾年得到了飛速發展,特別是智能電網技術的發展取得了不錯的成績。智能電網的廣泛應用為我國電力企業的發展創造了許多機遇。但是,需要人們注意的是,智能電網的發展不能滿足于現狀,應當對先進的超導技術進行合理應用,從而使我國的智能電網系統可以得到進一步發展。
關鍵詞:智能電網 超導 電力技術
智能電網已經逐漸取代傳統電網。近幾年,電力企業在發展過程中不斷應用新技術、新科技、新設備,在各項技術中,超導電力技術對智能電網的輔助作用十分顯著,一方面可以使智能電網的運行變得更加穩定,另一方面也可以提高智能電網運行的經濟性。
一、超導電力技術
超導電力技術是對超導體材料的物理性質進行應用,同時與電力工程技術相結合的一門新技術。目前,超導電力技術得到西方國家的重視,其中美國將超導電力技術納入到了電網規劃中,對該項技術進行應用,進行全國范圍內的骨干電網建設,并且將該技術擺在了突出位置。超導電力技術被認為是未來電力工業發展的的主要趨勢,因此得到了全世界的重視。近幾年,我國科技也得到了快速發展,在此背景下,我國也對超導電力技術予以了高度重視,各大高校也都加強了對超導技術的研究,并且從實際情況來看,也取得了不錯的成績,但是與發達國家相比還存在一定差距[1]。但是,超導電力技術的發展已經成為了我國工業的主要趨勢,雖然研究過程中面臨許多困難,但是我國不會放棄對該項技術的研究。超導電力技術內容十分復雜,與許多科學領域都有著密切聯系,這使得研究工作面臨許多困難。超高溫導體產品是在其技術支持下發展而來的一種主要產品,其對確保智能電網系統運行可靠性和安全性來說意義重大。
二、提高電力系統運行的穩定性
依據目前智能電網的發展情況來看,其在運行過程具有自愈和自治能力,確保了智能電網運行的穩定性和安全性。而對智能電網的發展進行分析可以確定,在未來智能電網將會實現能量雙向流動,通過對新技術、新設備的科學應用,有效減少因為電力系統擾動而遭受的影響,滿足智能電網在未來的發展需求。作為控制智能電網運行穩定性的一項重要手段,可以對超導儲能裝置進行應用,從而使快速反應、獨立輸出的電源功能能夠得到體現,將該電源加設在電力系統中,可以保證系統的運行效率,即使系統在運行過程中發生了故障,也能夠作出快速反應,從而將故障率控制在最低。通過無功調節,使系統的可控性能得到提高,確保系統運行的穩定性和安全性[2]。
與目前投入電網穩定裝置相比,應用超導電力技術,可以對過剩能量進行回收,提升系統的反應速度,從而使智能電網運行的穩定性能夠滿足要求。由此可見,在智能電網中,將超導儲能技術作為一項功能強大的裝置,從而實現電網和電能與有功功率的靈活交換,從而使電網由傳統的被動致穩轉為主動致穩。此外,要想確保電網穩定運行,對故障區域進行及時隔離也是一種有效的方法。若系統在運行過程中出現故障,而系統無法及時隔離故障,勢必會導致暫態失穩。隨著電網容量的不斷加大,短路電流也會變大,但是在設計電氣設備時,以短路容量為標準,這大幅度增加了開關設計成本,甚至無法進行準確選型。
由此可見,為了對短路電流進行嚴格控制,從目前的應用方法來看,無論是對電網結構還是運行方式的改變,亦或者是改變電氣設備,都將會導致成本上升,這對電力系統運行的穩定性來說都會造成較大麻煩;在系統中應用超導故障限流器,對短路現象進行有效空控制,通過超導和常規導體之間的轉換,使零電阻可以在短時間內轉變為高阻值電阻,從而實現對短路的有效控制。由此可見,在電力系統中對故障限流器進行應用,可以滿足智能電網運行過程中的穩定性、精準性、快捷性,快速隔離故障,同時通過利用超導出儲能裝置,完成有功功率補償,保證智能電網的順利運行。
三、提升智能電網運行的經濟效益和環境效益
(一)提升電網輸送電能質量
存取電能是電網輸送過程中的一個關鍵環節,可以確保智能電網運行的可靠性。目前,比較常用的方式為抽水儲能技術,該技術可以提供長時間大功率,但是從應用情況來看,反應速度較慢,無法應對瞬間電能質量與功率出現的失衡現象,無法對失衡狀態進行補償,這將會導致電網輸送電能質量下降。此時,引入超導技術,可以使該瓶頸問題可以得到有效解決。電網輸送質量長期以來都困擾著電力企業,智能電網輸送電能的質量會受到外部因素和內部因素的影響,導致電網輸送質量偏低,特別是對于一些大功率遠距離輸送變電系統來說,輸電質量所遭受的影響更為嚴重[3]。應用超導電力技術,可以使該方面缺陷得到改善,可以通過對超大型儲能裝置的應用,提高系統遠距離輸變電系統運行的穩定性,在此過程中,超導儲能裝置所具備的瞬間釋放或存儲能量的能力,有效的避免了智能電網運行過程中出現的嚴重波動現象,并且利用超導儲能裝置,通過電壓無功支持,保證電壓穩定性,提高電網輸送電能質量,從而提高經濟效益。
(二)提升對可再生能源的利用
電力企業雖然可以為人們提供能源,滿足人們對能源的需求量,但是在這個過程中也消耗了大量不可再生能源。為減少不可再生能源的消耗速度,可以利用可再生能源進行發電,這也是未來智能電網發展的主要趨勢。雖然,新技術的應用使智能電網的運行效率得到了提升。但是,在對可再生能源的利用與研發中可以發現,由于可再生能源具有間歇性和不穩定性特點,這將會導致電力系統的工作出現波動,使電力系統的效率、安全、靈活等多方面都受到限制。而利用超導儲能系統可以使電網儲能系統的儲能備用作用得到進一步改善,對提高可再生能源的儲存率有著巨大作用,提升可再生能源的利用率。在對配電網進行供電時,利用超導儲能裝置,可以提高電網的穩定性,確保為用戶提供可靠的電源,提高了可再生能源的利用率,進而提高智能電網運行過程中的環境效益。
四、結語
超導電力技術是為了智能電網中所應用的主流技術,對該技術進行應用對智能電網的運行有著莫大好處。例如,提高智能電網運行的穩定性、經濟效益、環境效益等。當然,目前超導電力技術的發展并未成熟,需要相關工作人員對該項技術進行不斷的探索與研究,促進智能電網的發展。
參考文獻:
[1]方家琨.超導磁儲能技術在電力系統穩定控制中的應用研究[D].華中科技大學,2012.
[2]劉瑜.智能電網中電力設備及其技術探析[J].科技展望,2015,(03):51-52.
[3]付偉,苗斌.對超導電力技術及其發展前景的探討[J].科技創新與應用,2015,(20):202.
作者:陳立娜 朱鋒 單位:國網河南內鄉縣供電公司
責任編輯:電力交易小郭
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