新时期电网技术面临的新挑战

牛金豪　包佳瑞琦　郭嘉

摘 要：阐述最新的电网技术如灵活交流输电系统，高温超导输电，聚合物电缆及电网系统中的在线分析控制系统、储能系统、配电网革新系统以及分布式发电系统，对我国在这些新技术进步进行了分析和介绍。最后，从电力市场环境下的全局视角，阐释了新时期电网技术面临的挑战，以及它所带动的技术革新以及社会、经济收益。

关键词：灵活交流输电系统；高温超导输电；聚合物电缆；在线分析控制系统；储能系统；配电网革新

进入二十一世纪，电力网络系统发生了重大变化和革新，针对我国的情况，主要是电力资源分布不均，进行了大量的电力再分配活动，传输距离和传输容量大量的增加，另外现在的工业及城市用电量急剧增加，电力网络也更加复杂多变，需要处理的电力工业信息和情况也比以前有了大量的增加。以后的电力系统将会产生大量的商业交易，也要求电力能够经济、可靠、有效的传输，总结来说目前将面临着以下新的科技：

1 高温超导（HTS） 材料

超导材料是利用材料导电过程中出现的低电阻高荷载的特性，因为材料的电阻非常低，在传输的过程中基本不会有损耗产生，据估计，损耗将比现在的技术降低至少60%以上，未来的任务是降低超导材料的使用温度，降低成本和更低的输电电压， 更低的变电站造价，更低的功率损耗和改善电能质量。

2 聚合物电缆

在直流输电系统中，直流电缆使用量最大的关键部件。随着直流输电技术的发展和普及，直流电缆将有大量需求，其生产和制造也越来越受到人们的关注。传统直流电缆采用油纸绝缘，这种电缆的制造和维护成本较高，已经被交联聚乙烯（XLPE）电缆所取代，目前又出现了，MgO、Si02和A1203三种金属氧化物微米粉体与聚乙烯复合作为添加物的电缆材料以及非常热门的纳米氧化物、聚乙烯材料的电缆材质[1]，现在正在开发的聚合物电缆能避免传统电缆在过载时出现的气穴和膨胀，预期在2020 年将广泛采用。

3 储能

抽水蓄能和压缩空气储能将构成未来大容量储能系统的基础，氢作为储存能量的介质可达到长期储能的目的，除了需要改进氢的储存密度外，作为易燃易爆气体，更重要的是要解决氢的储存安全问题。另外一方面以改善电能质量为目的的小容量储能技术，主要是发展可运载的蓄电池储能，面向电力新系统的新理论与新技术系统，采用超导磁储能（SMES） 和飞轮储能技术[2]，以及最新出现的利用微系统的新能源储电系统。

4 在线分析和控制

现在的电力系统技术非常复杂，也更加智能化，互联网技术也运用到电力系统中来，互联电力系统的安全和可靠运行要求将物理电网和控制网络更好地集成。新的复杂自适应理论与越来越强化的计算能力相结合。将提供运行人员所需要的全部信息。利用互联网技术以避免出现故障的连锁反应和保证用户所要求的服务。

5 配电网革新技术

目前的配电技术也更加复杂，数据量也相比以前增加了数倍的数据量，这就需要有更先进的配电网革新技术的支持。基于先进的传感器和控制可以更快地检测和校正扰动 以减少停电和改善电能质量；基于用户的电力技术能够提供实时网络控制，改善有特殊需要的用户的电能质量[3]；发展配电应用的发电和储能技术，既改善电能质量和使用可靠性，同时也可更灵活地满足各种用户和配电系统的需要。

6 分布式发电

分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源（太阳能、生物质能、小型风能、水能）进行发电，分布式电能发电的功率大都在几百、几千千瓦以内，灵活经济发电是分布式发电的主要特点。分布式发电可降低对输- 配电的投资，解决了许多系统的约束和减少了线路损耗；许多分布式发电技术还生产适合于热电联产的再生热；有经济和环境价值。如果将瓦斯系统和配电系统合二为一 ，将对于电能质量和可靠性有很高要求的用户意义更大。

7 DC配电网

DC 配电网可直接给用户的数字设备提供电源；不需要DC/AC换流器就能将分布式发电系统连接到电网； 减少了某个用户的扰动扩散到其他用户的可能性， 增加了服务的可靠性； 由于没有交流感应 DC 电缆可像瓦斯和水管一样放置在同一管道中[4]； DC 电缆价格低于相同功率的AC 电缆；如果换流器是双极方式在单线故障时；将另一线路通过大地作为回路。 目前 AC/DC 换流器用于配电网的价格还太高，但随着电力电子器件价格的降低，DC 配电网成本将变低。

电力系统经过数十年的发展，已经出现了电力大跨度调配、大容量和高復杂性调节的趋势，在新时期电力电网技术存在着巨大挑战，如果能够顺利的解决本文中提出的技术难题，将对电力系统和电力行业产生巨大的经济效益和社会效应。

参考文献

[1].王建；李兴源；邱晓燕含有分布式发电装置的电力系统研究综述[期刊论文]-电力系统自动化 2005（24）

[2].肖世杰构建中国智能电网技术思考[期刊论文]-电力系统自动2009（09）

[3].余贻鑫面向21世纪的智能配电网 2008（06）

[4].燕跃豪.鲍薇.李光辉.孙艳霞基于混合储能的可调度型分布式电源控制策略[期刊论文]-华北电力大学学报（自然科学版） 2014（2）