深度解析！未來電力系統十大關鍵技術及挑戰

2017-01-16 21:06:20 大云網　點擊量：評論 (0)

2016年8月21～26日，第46屆國際大電網委員會（CIGRE）年會在法國巴黎召開，超過3000位代表出席了會議，其中來自中國的參會代表有80多位。大會以主旨報告《電力大變革—未來電力系統》作為開始，并以分布式發電對

2016年8月21～26日，第46屆國際大電網委員會（CIGRE）年會在法國巴黎召開，超過3000位代表出席了會議，其中來自中國的參會代表有80多位。大會以主旨報告《電力大變革—未來電力系統》作為開始，并以“分布式發電對大容量電網影響的全球視角”為主題召開了開幕論壇。CIGRE2016提出了兩個大方向：一是未來電力系統發展趨勢及動向；另一個是如何充分盡限利用現有的系統。

電力系統

CIGRE2016的主旨報告《電力大變革—未來電力系統》指出，各種各樣的因素正推動著全球能源系統向著面對不同挑戰風險、不同管理方式、不同條件狀況的資源–市場混合型模式轉變。這些因素主要包括：

（1）國際和國家層面的政策鼓勵低碳生產、可再生能源（RES）的使用以及能源的高效利用。

（2）將可再生能源（RES）和分布式電源（DG）接入配電網。

（3）配電網中日益增加的用戶和由此引起的對電網的需求。

（4）信息與通信技術（ICT）的進步。

（5）電網全壽命周期更新投資的需要。

（6）利用基于市場的方法控制電網阻塞的必要性。

（7）市場規劃與管理機制向著公平、成本效益最好的方法演變。

（8）現有及新建設施的穩定性、持續性及其對環境的影響。

（9）世界上仍有大量的人口用電不足的問題亟待解決。

上述因素可能促使電網在2020年及以后（甚至到2040年），向著以下兩種模式發展：

（1）互聯大電網：在負荷區域和大型集中式可再生發電站之間傳輸大功率的互聯大電網的重要性不斷提升。應用大電網聯接不同國家的能源市場。

（2）主動配電網：大量小型及大型包含分散式發電廠、儲能、有功用戶參與的自我供給配電網的簇擁出現，導致必須采用主動配電網對有功和無功進行管理。

未來的電網發展中，大型能源網絡越發重要，同時小型微電網也蓬勃發展，它們相輔相成，共同發展。未來，不同地區的電網中將會出現不同的能源組合，以往的用電方也可以成為發電方，因此電網必須更加智能可控，要實現雙向負荷流的管理。由于大量互聯電網的加入，主動配電網被視為解決日益突出的環保、經濟、可靠等問題的方法，因此未來電力系統很可能以上述兩類模式的混合形式出現。

一未來電力系統十大關鍵技術及相關挑戰

（1）主動配電網將導致在配電網電壓等級和更高電壓等級網絡中產生雙向潮流與數據流，如何建立合理的智能控制技術來實現大量小型電源之間的協調是一項新的技術挑戰。

首先需要獲取數據信息（配電網自動化、家庭能源管理以及電動汽車的數據信息），這就需要安裝大量的智能電表和需求側響應電表。同時，還需要研究合理的配電網結構以確保其能夠為當地的能量平衡提供更好的保障。另外，由于市場和制度正潛移默化地向著高效管理、公平公正、成本回收的方向進化，以市場為導向的分布式發電（如虛擬電廠）控制技術也是應對該項挑戰的可能方法之一。

（2）先進測量與監測設備的使用以及對信息交換的大量需求，對傳感技術及大數據處理技術提出了新的要求。

1）在系統的運行、保護、檢修以及全壽命管理等過程中需要新的量測參數、網架信息、通信技術以及相關的新式算法。

2）交換數據的識別及其相關需求，例如數據的可靠性、安全性等。

3）故障恢復與轉供規劃方法。

4）網絡安全與準入控制：網絡安全、信安全等問題。

（3）在各電壓等級下直流技術與電力電子（PE）應用的增長及其在電能質量、系統控制、系統安全以及系統標準化方面的影響。傳統的電路理論不能簡單地直接用于分析交直流混合電網和含有大量電力電子設備的微電網，需要做更多新技術的相關研究。

1）計及高壓直流（HVDC）和PE系統控制模型的交流電網性能的研究。

2）在HVDC和PE運行過程中，交流和直流諧波過濾器所產生的諧波失真管理，以及由于電力電子用戶日益增加所產生諧波污染的去除。

3）在交流電網發生故障時，直流和基于PE的發電站在動態響應及性能方面較傳統發電廠和交流線路有著顯著的區別。許多情況下，如何選用適當的設計和控制方法，從而大大增強全網的可靠性是需要考慮的重要問題。

4）高壓直流電網是一種與傳統電網在動態響應和性能上皆有著明顯不同的全新電網形式。建立完善的HVDC電網，需要靈活使用制造業的各種設備，并逐步完善各項標準和網絡節點。

5）高壓直流電網是一種全新電網形式。為了使其逐步的建立起來，需要建立相應的標準以及電網技術準則（gridcodes）。同時，不同制造商提供的設備也應該具有互換性。

6）如何滿足日益增長的終端直流供電的需求（例如居民用戶和商業建筑等）也是挑戰之一。