智能電網(wǎng)中電力設(shè)備及其技術(shù)發(fā)展分析
近年來,隨著各種先進(jìn)技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用,發(fā)展智能電網(wǎng)已在世界范圍內(nèi)形成共識。由于智能電網(wǎng)尚處于起步階段,國際上對其還沒有達(dá)成統(tǒng)一而明確的定義。從技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的角度看,世界各國、各領(lǐng)域的專家、學(xué)者普遍認(rèn)同以下觀點(diǎn),智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合,并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。作為一個完整的電力系統(tǒng),智能電網(wǎng)涵蓋發(fā)、輸、變、配和用全流程,各個環(huán)節(jié)中涉及大量的電力設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)。智能電力設(shè)備,從狹義上來說,是具有信息獲取或傳輸,并能進(jìn)行邏輯判斷的電力設(shè)備,而廣義上,則可以認(rèn)為是適應(yīng)和支持智能電網(wǎng)新特點(diǎn)的有電力設(shè)備。實(shí)際上,就智能電網(wǎng)相關(guān)的各種硬件設(shè)施,比如高度的電力設(shè)備自動化,各國一直都在進(jìn)行相關(guān)的建設(shè)。智能電網(wǎng)具有系統(tǒng)整合的特點(diǎn)和趨勢,將涉及到的各個單元或是部件整合成一個能智能化工作的系統(tǒng),如智能配電系統(tǒng),數(shù)字化變電站用戶電價互動系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)中已經(jīng)包含多種智能單元和部件,整合后的系統(tǒng)可能同時包含多個當(dāng)前電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備。
本文簡要分析和介紹了支持智能電網(wǎng)的各項(xiàng)新設(shè)備(新技術(shù))包含各種新型能源發(fā)電和接入設(shè)備,超導(dǎo)、復(fù)合材料傳輸設(shè)備,儲能設(shè)備,新型電力電子設(shè)備,信息量測和傳輸設(shè)備,以及諸如智能電表、智能終端和智能管理終端等。其中部分技術(shù)和設(shè)備在智能電網(wǎng)概念提出之前就已經(jīng)出現(xiàn),但作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成或?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)的重要手段,在本文中也進(jìn)行了相應(yīng)介紹。
國內(nèi)外智能電網(wǎng)的側(cè)重區(qū)別
智能電網(wǎng)中電力設(shè)備及其技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動可以用“環(huán)境決定側(cè)重力度決定速度”來概括。后半句表明政府意圖對智能電網(wǎng)發(fā)展的決策和重視程度決定智能電網(wǎng)和各項(xiàng)技術(shù)的速度,而前面半句,則表明智能電網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)與國情相適應(yīng),智能電力設(shè)備技術(shù)的發(fā)展也與智能電網(wǎng)的側(cè)重相匹配。
美國智能電網(wǎng)環(huán)境的特點(diǎn)是分布式發(fā)電比重快速上升與完全競爭性的電力市場,因此注重用戶側(cè)和配電智能設(shè)備,相關(guān)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用也著重這兩部分。在美國“grid2030“智能電網(wǎng)規(guī)劃中,美國智能電網(wǎng)的電力設(shè)備主要圍繞如智能電表、智能終端、智能配電網(wǎng)設(shè)備以及超導(dǎo)和儲能等方面。歐洲國家智能電網(wǎng)建設(shè)主要是促進(jìn)并滿足風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源的快速發(fā)展,把可再生能源、分布式電源的接入以及碳的零排放等環(huán)保問題作為重點(diǎn),因此優(yōu)先發(fā)展新能源接入與控制相關(guān)設(shè)備及技術(shù)。日本和韓國將智能變電站、配電網(wǎng)的自愈控制相關(guān)設(shè)備,以及大規(guī)模太陽能等新能源開發(fā)的保護(hù)與控制設(shè)備作為研究重點(diǎn)。由于我國能源與用電負(fù)荷分布的情況以及網(wǎng)、售合并的壟斷性電力環(huán)境,導(dǎo)致智能電網(wǎng)規(guī)劃側(cè)重長距離、高電壓輸變電的發(fā)展,但同時智能用電雙向互動、分布式電源,即插即用,接入的需求及電力市場化改革,也極大推動配用電設(shè)備的發(fā)展,如智能電表及雙向通信網(wǎng)絡(luò)的廣泛建設(shè)。
智能電力設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
智能電網(wǎng)作為一個整體,無論側(cè)重點(diǎn)在哪個部分,都需要眾多先進(jìn)的智能電力設(shè)備的支持。
發(fā)電方面
智能電網(wǎng)在發(fā)電方面涉及的電氣設(shè)備包括各種可再生能源能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,安全、可靠并網(wǎng)接入設(shè)備以及儲能設(shè)備。
各種新能源和分布式發(fā)電技術(shù)設(shè)備,如微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池(微透平、太陽能光伏發(fā)電(太陽板)、風(fēng)力發(fā)電(風(fēng)機(jī))、生物質(zhì)能發(fā)電設(shè)備、海洋能發(fā)電設(shè)備和地?zé)岚l(fā)電設(shè)備等。
智能保護(hù)與控制類設(shè)備如數(shù)字型保護(hù)繼電器、智能分接頭變換器、動態(tài)分布式電力控制設(shè)備等。
各種大容量儲能及高效能量轉(zhuǎn)換裝置,如蓄電池儲能、超級電容器、超導(dǎo)儲能、飛輪儲能以及燃料電池高容量儲氫、高效二次電池等設(shè)備。
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