電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)組成

電力系統(tǒng)與電力網(wǎng)的構(gòu)成（基礎(chǔ)）

世界上大多半國家的動力資源和電力負荷中心散布是不一致的。如水力資源都是集中在江河流域水位落差較大的地方，燃料資源集中在煤、石油、天燃氣的礦區(qū)。而大電力負荷中心則多集中在工業(yè)區(qū)和大城市，因此發(fā)電廠和負荷中心常常相隔很遠的距離，從而發(fā)生了電能輸送的問題．水電只好經(jīng)過高壓輸電線路把電能送到用戶地區(qū)才能獲取充分利用?；痣姀S固然能經(jīng)過燃料運輸在用電地區(qū)建設(shè)電廠，但跟著機組容量的擴大，運輸燃料常常不如輸電經(jīng)濟。于是就出現(xiàn)了所謂坑口電廠，即把火電廠建在礦區(qū)，經(jīng)過升壓變電站、高壓輸電線、降壓變電所(站)把電能送到離電廠較遠的用戶地區(qū)。跟著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展．在地理上相隔必定距離的發(fā)電廠為了安全、經(jīng)濟、靠譜供電．需將孤立運行的發(fā)電廠用電力線路連結(jié)起來。第一在一個地區(qū)內(nèi)相互連結(jié)，再發(fā)展到地區(qū)和地區(qū)之間相互連結(jié)，這就構(gòu)成一致的電力系統(tǒng)。往常將發(fā)電廠、變電所、用電設(shè)備之間用電力網(wǎng)和熱力網(wǎng)連結(jié)起來的整體，叫做動力系統(tǒng)。

動力系統(tǒng)中的電氣部分，即發(fā)電機、配電裝置、變壓器、電力線路及各樣用電設(shè)備連結(jié)在一

起構(gòu)成的一致整體。稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中由各級電壓等級的輸配電線路及起落壓變電所構(gòu)成的部分，

稱為電力網(wǎng)。在我國

習(xí)慣將電力系統(tǒng)稱作電網(wǎng)，比如華中電力系統(tǒng)稱為華中電網(wǎng)。電子式互感器是數(shù)字化變電站中的要點

數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動化技術(shù)發(fā)展中擁有里程碑意義的一次改革，其主要特點是

“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，切合IEC61850標準”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳達實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達到標準化，使各樣設(shè)備和功能共享一致的信息平臺。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)靠譜性、經(jīng)濟性、保護簡易性方面均比慣例變電站有大幅度提高。數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層建立，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。與慣例變電站對比，數(shù)字化變電站間隔層和站控層的設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口不過接口和通信模型發(fā)生了變化，而過程層卻發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連結(jié)，逐漸改變?yōu)殡娮邮交ジ衅?、智能化一次設(shè)備、歸并單元、光纖連結(jié)等內(nèi)容。電子式互感器的應(yīng)用，戰(zhàn)勝了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且粗笨；CT動向范圍小、易飽和且二次輸出不可以開路；電磁式PT易產(chǎn)生鐵磁諧振等諸多弊端。電子式互感器擁有絕緣簡單、體積小、重量輕等優(yōu)有點，特別是CT動向范圍寬、無磁飽和、二次輸出能夠開路；PT無諧振現(xiàn)象等。

......

數(shù)字化變電站的優(yōu)點高性能

1）通信網(wǎng)絡(luò)采納一致的通信規(guī)約IEC61850，不需要進行規(guī)約變換，加速了通信速度，降低

了系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)計、調(diào)試和保護的難度，提高了通信系統(tǒng)的性能。

2）數(shù)字信號經(jīng)過光纜傳輸防止了電纜帶來的電磁擾亂，傳輸過程中無信號衰減、失真。無

L、C濾波網(wǎng)絡(luò)，不產(chǎn)生諧振過電壓。傳輸和辦理過程中不再產(chǎn)生附帶偏差，提高了保護、

計量和丈量系統(tǒng)的精度。

3）電子式互感器無磁飽和，精度高，暫態(tài)特征好。

高安全性

1）電子式互感器的應(yīng)用，防止了油和SF6互感器的滲漏問題，很大程度上減少了運行保護

的工作量，不再受滲漏油的困擾，同時提高了安全性。

2）電子式互感器高低壓部分光電隔絕，使得電流互感器二次開路、電壓互感器二次短路可

能危及人身或設(shè)備等問題不復(fù)存在，大大提高了安全性。

3）光纜取代電纜，防止了電纜端子接線松動、發(fā)熱、開路和短路的危險，提高了變電站整體安全運行水平。

高靠譜性

1）設(shè)備自檢功能強，歸并器收不到數(shù)據(jù)會判斷通信故障或互感器故障而發(fā)出告警，既提高了運行的靠譜性又減少了運行人員的工作量。

2）采集器的電源由能量線圈或激光電源供應(yīng)，二者自動切換，互為備用。

高經(jīng)濟性

1）采納光纜取代大量電纜，降低成本。用光纜取代二次電纜，簡化了電纜溝、電纜層和電

纜防火，保護、自動化調(diào)試的工作量減少，減少了運行保護成本。同時，縮短周期，減少通

道重復(fù)建設(shè)和投資。

2）實現(xiàn)信息共享，兼容性高，便于新增功能和擴展規(guī)模，減少變電站投資成本。

3）電子式互感器采納固體絕緣，無滲漏問題，減少了停運檢修成本。

4）數(shù)字化變電站技術(shù)含量高，電纜等耗材節(jié)儉，擁有節(jié)能、環(huán)保、節(jié)儉社會資源的多重功

效。

看此刻各國如何環(huán)保用電

看此刻各國如何環(huán)保用電

各樣“綠”字頭活動總合節(jié)電101億度。公司和商家也在為節(jié)能添一把火。自19952003

年終。

近來。節(jié)電產(chǎn)品目不暇接。節(jié)能產(chǎn)品的普及和推行在韓國節(jié)能運動中功不行沒。

各地商店里。頗受花費者喜愛。新的節(jié)能型電腦、空調(diào)、洗衣機、電視機等家電近來銷量大

韓國增。;

日本：開發(fā)重生物能源發(fā)電冷柜

又保護了環(huán)境。生物發(fā)電在日本是一種新惹禍物。日本巖手縣葛卷町第一座牛糞便發(fā)

電廠已開始運行。葛卷町還計劃利用牛糞制造燃料電池。用牛糞便發(fā)電既節(jié)儉了能源。

美國:各樣激勵舉措鼓舞節(jié)電

各級政府經(jīng)過各樣激勵舉措。賜予20%電費回扣。實行這一項目以后。即300多萬戶

家庭達到減少用電量20%以上的目標，幫助百姓更為高效地用電。如：加州政府出錢對于夏

季少用電20%以上的用戶。有33%居民。此外還有幾百萬家庭節(jié)電達到10%20%獲得了很好的

節(jié)電成效便利店冷柜

巴西：節(jié)電自覺自發(fā)

2001年7月。以致居民剛搬入新居。但同時也讓市民深刻領(lǐng)會到電的重要性。所以，

巴西全國都遭碰到電力極度不足的困擾。就被見告節(jié)儉用電。常常停電影響了市民的平時生活。人們平時生活中，早睡早起就成了基根源則。即便到此后電力供應(yīng)穩(wěn)固了人們也痛快地配合政府，自覺參加到各樣節(jié)能活動中去。

古巴：家用電器更新?lián)Q代

古巴節(jié)儉能源最快捷的方法就是家用電器的更新?lián)Q代。古巴政府要入口上百萬臺節(jié)能

型電冰箱。經(jīng)濟有困難的能夠分期付款。以成本價賣給老百姓。;冷藏展現(xiàn)柜

古巴幾乎都是燃油發(fā)電。人們對用電不太注意。油價連續(xù)爬升，過去石油像水相同非

常廉價。設(shè)備耗電大。此刻石油資源愈來愈少。古巴一定進行“能源革命”開源節(jié)流，開發(fā)風(fēng)能等可重生能源，同時鼎力降低能耗。可是建設(shè)新電廠投資大、工期長，還需要增加燃油，

最快捷的方法就是家用電器的更新?lián)Q代。

英國：立法保障政策引導(dǎo)

英國政府每年取出5000萬英鎊的能源效率基金”鼓舞公司節(jié)儉能源。英國正在推行中的綠色房子”計劃鼓舞居民采納環(huán)保技術(shù)建筑或裝飾房子。這種新式住所將采納太陽能電池板、

沐浴水循環(huán)辦理裝置和無污染涂料等。英國在提高能效方面有一系列的立法保障和政策引導(dǎo)。

未來?；▓@里最好再架一座風(fēng)車。每家的電就能夠自給自足了每家每戶可安裝蒸汽發(fā)

電機。假如有可能。利用風(fēng)能發(fā)電。這樣一來。;家長應(yīng)如何教育孩子呢

同時。通宵燈光照明的現(xiàn)象極少見。大型公司和政府部門都沒有華美的照明工程”夜晚閑步在倫敦街頭。有些商店還采納了準時關(guān)燈裝置。住所和公寓樓內(nèi)，英國的城市里?？?/p>

不到大面積流光溢彩和樓體透明的景觀。大多半商店櫥窗的燈在打烊后就所有封閉。樓道里

的公用燈也大多采納自動斷電裝置。為了節(jié)能，就連首相府所在唐寧街也換上了節(jié)能燈。

法國:建筑實現(xiàn)“個性化”節(jié)電

據(jù)統(tǒng)計。此中34%用于取暖、8%用于烹飪、15%用于熱水、43%屬于其余用途。為了科

學(xué)合理地用電。減少能源耗費，民居建筑的能源花費占法國能源總花費的45%排放的溫室氣

體占法國溫室氣體總排放量的25%法國家庭的電力耗費20年翻了一倍。法國政府在引導(dǎo)居

民節(jié)儉電力。以及提高建筑物的能源利用效率等方面采納了諸多舉措。

居室“個性化”節(jié)電

炎夏到臨。向居民介紹建筑物夏天防暑降溫的小訣竅。

法國環(huán)境與能源管理局的網(wǎng)頁

增加了涼快家居全套招數(shù)”鏈接。

;

除了合時開窗關(guān)窗、合理擺放植物、視屋頂高度及居室面積選擇吊扇或臺扇等大量常

識。熱浪襲來時突擊安裝空調(diào)不是理智之舉。還產(chǎn)生噪音、阻礙空氣流通，網(wǎng)站特別還提請居民注意。因為空調(diào)不單破壞城市景觀。影響人體健康。

讓人與環(huán)境和睦共處。合理的節(jié)能舉措能讓建筑物天然地冬暖夏涼。

鼎力發(fā)展建筑節(jié)能

新房子要除去能源破綻。這是法國近幾年來全力推行的節(jié)能目標。預(yù)防天氣變化全國

行動計劃”和“全國改良能源耗費效率行動”都包含一個重要內(nèi)容。實現(xiàn)建筑的可連續(xù)發(fā)

展。老房子要提高能源效率。即提高建筑物的能源利用效率。;兩項全國行動計劃的框架內(nèi)。依據(jù)不一樣地理地點的光照、溫度和濕度等自然條件。并

在網(wǎng)站上宣告。法國政府經(jīng)過了建筑節(jié)能規(guī)范。評估出不一樣建筑資料的能源利用效率。這套

規(guī)范仔細入微。

為了方便咨詢。獲取免費服務(wù)。投資及施工方都一定依照節(jié)能規(guī)范行事，環(huán)境與能源

管理局還在各地建立“能源信息點”地方政府、個體經(jīng)營者、小型公司和居民都可與之聯(lián)系。

解建筑資料及設(shè)計方案的能源效率。假如要蓋新樓。不然得不到施工贊同。如何選購手機

能源與環(huán)境管理局統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)。有的還是不行輕易改動的特點建筑。逐區(qū)、逐片甚至逐

個確定了舊房的能源改造方案。老建筑在保溫、通風(fēng)、照明等方面有很多可填充的能源破綻。

因為這些建筑千差萬別。所以管理局與地方政府親密協(xié)作。

韓國：綠色產(chǎn)品刮起節(jié)電風(fēng)暴

韓國政府在節(jié)能方面下了好多功夫。經(jīng)過簽訂節(jié)能商定等形式讓公司、集體和民眾自動參加節(jié)能。先后在全國推行“綠色能源家庭”綠色照明”綠色發(fā)動機”綠色創(chuàng)意”等活動

理解智能電網(wǎng)

什么是智能電網(wǎng)

1、智能電網(wǎng)核心價值及其胸懷

美國智能電網(wǎng)給出的愿景中，認為智能電網(wǎng)核心價值是：

（1）更靠譜。一個靠譜的電網(wǎng)，不論何時何地，都可為其用戶供應(yīng)合格電

能。

（2）更堅毅。一個安全電網(wǎng)不用付出太大代價即可承受物理或網(wǎng)絡(luò)攻擊。

對自然災(zāi)禍，安全電網(wǎng)將遇到更小傷害，且快能夠恢復(fù)。

（3）更經(jīng)濟。一個經(jīng)濟電網(wǎng)能夠用公正合理的價錢與充分的供應(yīng)來保證供需均衡。

（4）更高效。一個高效電網(wǎng)將運用多種策略，來控制成本、最小化網(wǎng)損、高效發(fā)電，并可經(jīng)過給客戶供應(yīng)能源管理手段來優(yōu)化財產(chǎn)利用率。

（5）環(huán)境友善。一個環(huán)境友善的電網(wǎng)可經(jīng)過效率提高和可重生能源利用來減小對環(huán)境的負面影響。

（6）使用更安全。一個安全電網(wǎng)對民眾和電網(wǎng)工作人員都不會帶來任何傷

害。

歐盟智能電網(wǎng)給出的愿景中，認為智能電網(wǎng)核心價值是：

（1）高靈巧性：知足用戶的需求，同時能應(yīng)付未來的變化和挑戰(zhàn)。

（2）高可接入性：保證所有的電網(wǎng)用戶都能接入，特別是零或低碳排放的可重生電源和高效的當(dāng)?shù)仉娫础?/p>

（3）高靠譜性：保證核提高供電安全性和供電質(zhì)量，以切合數(shù)字時代的需求。對危險和不確定因素有很強的適應(yīng)力。

（4）高經(jīng)濟性：經(jīng)過創(chuàng)新、能效管理、同等競爭及看管，達到最高的經(jīng)濟

性。

從上能夠看出，高靠譜性和高經(jīng)濟性是二者的交集。在歐盟智能電網(wǎng)的愿景中，重申了高靈巧性和高可接入性，而對“更高環(huán)境友善”、“更高效”、“更堅毅”、“使用更安全”沒有波及。也許，他們認為“高可接入性”已反應(yīng)了“更為環(huán)境

友善”這一希望，且更為詳細；“高經(jīng)濟性”已經(jīng)隱含了“更高效”要求；“高靠譜性”中“對危險和不確定因素有很強的適應(yīng)力”已經(jīng)反應(yīng)“更堅毅”這一希望；而“使用更安全”則不用作為智能電網(wǎng)最為重要希望之一來提出。整體來看，歐

洲智能電網(wǎng)更為重申可重生能源電源接入，美國智能電網(wǎng)更為重申電網(wǎng)堅毅靠譜，二者略有差別，這樣會造成他們在建設(shè)智能電網(wǎng)時發(fā)展要點可能略有不一樣。作者認為，出現(xiàn)這樣的狀況是自然的，智能電網(wǎng)建設(shè)必定要切合生態(tài)圈成員對智能電網(wǎng)希望，美國智能電網(wǎng)生態(tài)成員與歐盟智能電網(wǎng)生態(tài)圈成員對智能電網(wǎng)核心價值認識不一樣、建設(shè)要點不一樣，是特別正常的事情。事實上，建設(shè)智能電網(wǎng)沒有也不該有一致的模式，要點是智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)切合國情、切合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟及電網(wǎng)發(fā)展詳細狀況，能給生態(tài)圈成員帶來他們最為希望的價值。

以上對智能電網(wǎng)核心價值做了剖析，但從科學(xué)研究角度，光用文字說理智能電網(wǎng)核心價值是遠遠不夠的，還需要對其進行量化，猜便于操作。

在2005~2007年間，美國能源技術(shù)實驗室現(xiàn)代電網(wǎng)戰(zhàn)略項目組召開了一系列地區(qū)性會員，會議參加包含寬泛的各個層次的利益有關(guān)者。會議確定了所希望的美國智能電網(wǎng)核心價值（即前述的更靠譜、更堅毅、更經(jīng)濟、更高效、更為環(huán)境友善使用更安全），并對這些核心價值用一些指標做了量化，以下表所示：

核心價值及其胸懷

核心價值權(quán)衡指標

靠譜性停運連續(xù)時間、停運頻次、剎時停運、電能質(zhì)量

堅毅性散布式發(fā)電占發(fā)電半分比、參加電力市場用戶數(shù)

經(jīng)濟性地區(qū)頂峰電價與均勻電價、傳輸堵塞成本、供電中止損失、電能

質(zhì)量擾動帶來損失、傳遞總成本

高效性系統(tǒng)網(wǎng)損、頂峰負荷與均勻負荷比、負荷高于90%時連續(xù)堵塞傳

輸線數(shù)目

環(huán)境友善性可重生能源發(fā)電占總發(fā)電比率、1度電排放量

使用安全性因使用電網(wǎng)而受傷的電網(wǎng)工人與用戶數(shù)

2、智能電網(wǎng)愿景：為何、是什么與怎么樣

智能電網(wǎng)所帶來的價值是智能電網(wǎng)愿景的核心。但只用核心價值來描繪愿景還有所不足，我們還需要對可帶來這些核心價值的主要特征及實現(xiàn)這些主要特點的要點技術(shù)領(lǐng)域做一描繪，這樣才能較好地對智能電網(wǎng)愿景加以界定。

（1）核心價值

國家和社會對智能電網(wǎng)希望，除保證基礎(chǔ)設(shè)備安全性外，其余希望能夠歸納兩點：減少對化石能源依靠和減少對環(huán)境污染。而提出這兩點希望的大背景，在能源危機與天氣全世界變暖問題。能源危機與天氣全世界變暖高速我們，人類社會要想可連續(xù)發(fā)展，一定減少對化石能源依靠，減少對環(huán)境污染。也就是說，節(jié)能減

排是可連續(xù)發(fā)展的不然要求，是歷史發(fā)展的必定要求；而智能電網(wǎng)所為未來社會能源基礎(chǔ)設(shè)備，一定適應(yīng)歷史發(fā)展要求。

從這個意義上講，以上要求是智能電網(wǎng)發(fā)展的最重要驅(qū)動力。據(jù)此，作者認為，智能電網(wǎng)的核心價值是：

①堅毅靠譜。堅毅靠譜指電網(wǎng)在經(jīng)受各樣擾動（故障、拓撲更改、發(fā)電和負荷的顛簸）后還可以靠譜運行。電網(wǎng)的堅毅程度能夠經(jīng)過增強物理電網(wǎng)的建設(shè)和提高電網(wǎng)控制水平這雙方面是舉措來加以提高。

②高效。高效是指提高化石能源使用效率，減少化石能源使用量以及對化石能源依靠。主要有兩個門路，一是開源，即經(jīng)過支持可重生能源電源大規(guī)模接入，減少化石能源使用；二是節(jié)流，指在能源轉(zhuǎn)變、傳輸和使用等環(huán)節(jié)（即發(fā)輸配用）中，經(jīng)過提高效率、減少消耗、減少化石能源使用量，主要舉措包含采納新技術(shù)

新設(shè)備降低消耗、經(jīng)過調(diào)整運行方式降低網(wǎng)絡(luò)消耗、經(jīng)過合理調(diào)整發(fā)電計劃提高系統(tǒng)整體的能量轉(zhuǎn)變效率等。

③環(huán)境友善。環(huán)境友善指在能量轉(zhuǎn)變和傳輸過程中減少含碳氣體排放量，盡量減低對環(huán)境的不良影響。其主要手段是擴狂風(fēng)力、太陽能等可重生能源利用的比重；增強對傳統(tǒng)燃煤、燃油電廠的排放治理，進行相應(yīng)的技術(shù)改革和改造。

以上特征中，前一點可認為電網(wǎng)作為能源基礎(chǔ)設(shè)備所一定達到的目標，后兩點能夠視為人類社會可連續(xù)發(fā)展對智能電網(wǎng)的不然要求。事實上，這三點價值，

這是國家和社會對智能電網(wǎng)的希望。

由以上剖析也可看出，智能電網(wǎng)的發(fā)展驅(qū)動力其實不是第一來自電網(wǎng)各方面技術(shù)自己，而是源于外面需求的重要變化；我們很難不過從技術(shù)進步的角度推到智能電網(wǎng)，但從人類能源利用和環(huán)境保護的角度，就比較簡單理解智能電網(wǎng)出現(xiàn)的必定性。

（2）主要特點

智能電網(wǎng)主要特征是用于回答“帶來這樣的核心價值的智能電網(wǎng)是什么樣的”這一問題。作者認為，帶來“高效、潔凈、堅毅”特征的智能電網(wǎng)的組要特征可用“新能源+新客戶+新電網(wǎng)”來歸納。

①新能源。既包含可重生能源大型集中式發(fā)電，也包含可重生能源小型散布式發(fā)電。依據(jù)各國規(guī)劃，可重生能源在能源結(jié)構(gòu)比率將日趨增大，如美國計劃到2021年可重生能源發(fā)電比率大幅增加，將給電網(wǎng)接入、輸電、配電、調(diào)動和運

行帶來排山倒海的變化。

②新客戶。既指用戶可經(jīng)過需求側(cè)響應(yīng)主動參加到電網(wǎng)運行中來，也包含小型散布式發(fā)電、微網(wǎng)、電動汽車等新客戶。在智能電網(wǎng)中，因為客戶能夠主動對

電網(wǎng)運行方式作出響應(yīng)，既可從電網(wǎng)中吸納電能，也可向電網(wǎng)供應(yīng)電能。對比目前電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的電流、金融流、信息流都可雙向或多相流動，電網(wǎng)調(diào)動運行

方式與此刻對比會發(fā)生根天性變化，由此也會帶來一系列新的服務(wù)和更多的效益。

③新電網(wǎng)。新能源與新客戶，決定了需要建設(shè)新電網(wǎng)與之般配。在新電網(wǎng)中，超導(dǎo)輸電或特高壓輸電、高效變壓器、數(shù)字變電站、緊湊型線路等技術(shù)將會寬泛應(yīng)用，電網(wǎng)的運行方式也將更為復(fù)雜多變，其優(yōu)化也將帶來更大效益?？偟膩砜?，這么一個新電網(wǎng)的建設(shè)、運行與調(diào)動問題將帶來一系列嶄新課題！

（3）要點技術(shù)領(lǐng)域

從國家和社會層面上看，他們對智能電網(wǎng)的希望主假如：堅毅靠譜、高效、環(huán)保。我們將智能電網(wǎng)中能幫助實現(xiàn)這些目標的技術(shù)，稱之為狹義的智能電網(wǎng)有關(guān)技術(shù)。這部分技術(shù)又能夠區(qū)分為三個層次：

（1）第一個層次：一次側(cè)的發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)中應(yīng)用的技術(shù)，包含可重生

能源發(fā)電技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、特高壓輸電技術(shù)、高效變壓器、緊湊型線路、智能電器等。

（2）第二個層次：二次新技術(shù)，包含先進的丈量技術(shù)、通信技術(shù)、AMI等。

（3）第三個層次：控制中心的電網(wǎng)運行控制與管理技術(shù)，包含先進的信息

辦理技術(shù)、先進控制理論、新式管理技術(shù)等。

3、智能電網(wǎng)所能擁有的最高智能形式

經(jīng)過上述剖析議論，我們理解了，在電網(wǎng)是對于未來電網(wǎng)的漂亮愿景。愿景三因素中，核心價值是要點一環(huán)。而為了使愿景更為清楚，智能電網(wǎng)核心價值需要用一系列指標來予以量化。

從這個意義上來說，智能電網(wǎng)帶來價值如何，可用一系列指標構(gòu)成的指標集

合來權(quán)衡；而要使智能電網(wǎng)帶來最大價值，就要使這一系列都達到最優(yōu)。據(jù)此，

我們認為，擁有多指標自趨優(yōu)運行能力是智能電網(wǎng)所擁有的智能形式，而這也正

是清華大學(xué)所提數(shù)字電網(wǎng)的核心理念。

（1）多指標

智能電網(wǎng)帶來價值如何，可用一系列指標構(gòu)成的多指標會合來權(quán)衡。這里做

說多指標，就是指的該多指標會合，它由運行人員或研究人員最關(guān)懷的系列指標

組合，可因時因地而異。如對美國智能電網(wǎng)，能夠用表征電網(wǎng)運行堅毅、靠譜、

高效、經(jīng)濟、環(huán)境友善性及使用安全性的一系列指標相容構(gòu)成；而對歐盟所提智

能電網(wǎng)，則可用表征電網(wǎng)運行靈巧性、可接入性、經(jīng)濟性的一系列相容指標構(gòu)成。

（2）自趨優(yōu)

自趨優(yōu)是指某個對象經(jīng)過的自動調(diào)理，實現(xiàn)從不令人滿意的狀態(tài)到令人滿意的狀態(tài)的一個過程。對于智能電網(wǎng)而言，權(quán)衡其能否處于趨優(yōu)狀態(tài)（或令人滿意狀態(tài)）的標準就是前述的電網(wǎng)運營指標會合；智能電網(wǎng)的自趨優(yōu)是指電網(wǎng)能夠依靠完美一致的基礎(chǔ)設(shè)備（包含一次設(shè)備、采集、通信、IT平臺等），在實現(xiàn)全面的自我監(jiān)測和信息共享基礎(chǔ)上，對自我狀態(tài)（也即電網(wǎng)運營指標評論系統(tǒng)）有標準的認知，并經(jīng)過智能剖析形成決議，借助完美一致的基礎(chǔ)設(shè)備，自動對自己進行綜合調(diào)控，使得電網(wǎng)自己狀態(tài)趨勢最優(yōu)。

自愈是實現(xiàn)電網(wǎng)安全靠譜運行的主要功能，指無需或僅需少許人為干涉，實現(xiàn)電力電網(wǎng)絡(luò)存在問題元器件的隔絕或使其恢復(fù)正常運行，最小化或防止用戶的供電中止。經(jīng)過進行連續(xù)進行連續(xù)的評估自測，智能電網(wǎng)能夠監(jiān)測、剖析、響應(yīng)，甚至恢復(fù)電力元件或局部網(wǎng)絡(luò)的異樣運行。

從所針對的對象來講，自愈僅針對電網(wǎng)運行環(huán)節(jié)；而自趨優(yōu)針對的是整個電網(wǎng)的運營，范圍更為廣闊。從要達到的目標來講，自愈僅能保證系統(tǒng)在馬上發(fā)生異樣狀況或出現(xiàn)異樣狀況時實現(xiàn)對有問題設(shè)備的自動監(jiān)測和隔絕，為單調(diào)目標；

自趨優(yōu)則是對所有不滿意運行狀態(tài)均采納必需的動作，為目標。也就是說，自趨優(yōu)已涵蓋了自愈的觀點。

（3）實現(xiàn)電網(wǎng)“多指標自趨優(yōu)運行”的理論基礎(chǔ)：電力混成控制論

使電網(wǎng)具備多指標自趨優(yōu)運行能力，如何電網(wǎng)可自動保持在安全、優(yōu)良、經(jīng)濟的運行狀態(tài)，是可能嗎？回答是必定的。

第一，用于實現(xiàn)電網(wǎng)多指標自趨優(yōu)的控制理論基礎(chǔ)也已成立，它就是盧強院士所提“電力混成控制論”。鑒于這一思想實現(xiàn)的先進能量管理系統(tǒng)（AdvancedEMS），已在電網(wǎng)及時運行和控制方面獲取應(yīng)用。

（4）擁有多指標自趨優(yōu)運行能力的電網(wǎng)是電網(wǎng)所能擁有的最高智能形式

假如使一個電網(wǎng)具備多指標自趨優(yōu)運行能力，則意味著我們可將一個電網(wǎng)控

制得好像一臺智能廣域機器人一般（SmartWideAreaRobot，Smart-WAR）。這意味著假如電網(wǎng)一旦處于不那么令人滿意的狀態(tài)（即不切合前述系統(tǒng)運行多指標會合），系統(tǒng)即可發(fā)現(xiàn)；而后可發(fā)現(xiàn)；而后即可集中所有可控資源，自動進行調(diào)控，使得電網(wǎng)回歸到令人滿意狀態(tài)中來。這也意味著美國智能電網(wǎng)或歐洲智能電網(wǎng)要求的核心價值可由多指標自趨優(yōu)電網(wǎng)自動實現(xiàn)。試想，還有比具備多指標自趨優(yōu)運行能力的電網(wǎng)更為智能電網(wǎng)嗎？沒有了。

中國堅毅智能電網(wǎng)的發(fā)展思路和目標

一、中國堅毅智能電網(wǎng)的內(nèi)涵：

2009年5月在召開的“2009特高壓輸電技術(shù)國際會議”上，國家電網(wǎng)公司宣告了對智能電網(wǎng)內(nèi)涵的定義

堅毅智能電網(wǎng)以堅毅網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)動各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”是高度一體化交融，是堅毅靠譜、經(jīng)濟高效、潔凈環(huán)保、透明開放、友善互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。

內(nèi)涵包含：

1、堅毅靠譜的實體電網(wǎng)架構(gòu)是中國堅毅智能電網(wǎng)發(fā)展的物理基礎(chǔ)；

2、經(jīng)濟高效是對中國堅毅智能電網(wǎng)發(fā)展的基本要求；

3、潔凈環(huán)保是經(jīng)濟社會對中國堅毅智能電網(wǎng)的基本訴求；

4、透明開放是中國堅毅智能電網(wǎng)的發(fā)展理念；

5、友善互動是中國堅毅智能電網(wǎng)的主要運行特點。

二、國家電網(wǎng)公司將分三個階段推動堅毅智能電網(wǎng)的建設(shè)：

第一階段：2009年~2010年，規(guī)劃試點階段，要點睜開堅毅智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，擬訂技術(shù)和管理標準，睜開要點技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，睜開各環(huán)節(jié)的試點工作。

第二階段：2011年~2015年，全面建設(shè)階段，加速特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的運行控制和互動服務(wù)系統(tǒng)，要點技術(shù)和裝備實現(xiàn)重要打破和寬泛應(yīng)用。

第三階段：2015年~2020年，引領(lǐng)提高階段，全面建成一致的堅毅智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達到國際先進水平。屆時，電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力大幅提高，潔凈能源裝機比率達到35%，散布式電源實現(xiàn)“即插即用”，智能電表普及應(yīng)用。

三、堅毅智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)發(fā)展目標與要點任務(wù)

發(fā)電環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、以“一特四大”發(fā)展戰(zhàn)略為導(dǎo)向，引導(dǎo)電源集約化

發(fā)展，協(xié)調(diào)推動大煤電、大水電、大核電和大可重生能源基地的開發(fā)；2、增強網(wǎng)廠協(xié)調(diào)，提高電力系統(tǒng)安全運行水平；3、實行節(jié)能發(fā)電調(diào)動，提高慣例電源的利用效率；4、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，促進大規(guī)模風(fēng)電、光伏等新能源的

科學(xué)合理利用。要點工作：1、國家風(fēng)電研究檢測中心建設(shè)；2、國家太陽能發(fā)電研究檢測中心建設(shè)；3、大型儲能技術(shù)在間歇能源發(fā)電系統(tǒng)中的示范應(yīng)用；4、節(jié)能發(fā)電調(diào)動系統(tǒng)和要點技術(shù)的應(yīng)用；5、抽水蓄能要點工程建設(shè)。

輸電環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、加速建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)

調(diào)發(fā)展的堅毅電網(wǎng)；2、全面實行輸電線路狀態(tài)檢修和安全壽命周期管理；3、建

設(shè)輸電線路狀態(tài)檢測中心，實現(xiàn)對特高壓線路、要點輸電走廊、大超越、災(zāi)禍多發(fā)區(qū)的環(huán)境和運行狀態(tài)參數(shù)的集中檢測和災(zāi)禍預(yù)警；4、寬泛采納柔性交流輸電技術(shù)，提高線路輸送能力和電壓、潮流控制的靈巧性，技術(shù)和裝備全面達到國際當(dāng)先水平。要點工作：1、特高壓后續(xù)交直流工程建設(shè)；2、跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)，建成河西走廊750千伏通道，實現(xiàn)新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、西藏與青海聯(lián)網(wǎng)運行；

3、睜開特高壓可控電抗器等要點技術(shù)研發(fā)并示范應(yīng)用，睜開柔性輸電要點技術(shù)

研究；4、全面實行線路狀態(tài)檢修和全壽命周期管理；5、成立輸電線路狀態(tài)檢測中心及災(zāi)禍預(yù)警系統(tǒng)。

變電環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、設(shè)備信息和運行保護丈量與電力調(diào)動全面互動；2、樞紐及變電站全面建成或改造為智能變電站；3、實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的全面采集和及時共享，支撐電網(wǎng)及時控制、智能調(diào)理和各種高級應(yīng)用，保障各級電網(wǎng)安全穩(wěn)固運行。要點工作：1、擬訂智能變電站及裝備標準規(guī)范。2、睜開變電站智能化改造和智能變電站建設(shè)工作。3、智能裝備研發(fā)及裝備智能化改造。

配電環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、建成高效、靈巧、合理的配電網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)具備靈巧重構(gòu)、潮流優(yōu)化能力和可重生能源采納能力，在發(fā)生緊迫狀況時支撐主網(wǎng)安全穩(wěn)固運行；2、實現(xiàn)集中/分別儲能裝置及散布式電源的兼容接入與一致控制；

3、供電靠譜性和電能質(zhì)量明顯提高；4、達成配電自動化系統(tǒng)和配電調(diào)控一體化智能技術(shù)支持系統(tǒng)的全面建設(shè)，全面推行智能電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)示范工程應(yīng)用成就，主要技術(shù)裝備達到國際當(dāng)先水平。要點工作：1、配電網(wǎng)堅毅網(wǎng)架建設(shè)，研究制

定配電網(wǎng)堅毅網(wǎng)架建設(shè)的規(guī)劃，按步驟、分地區(qū)實行配電網(wǎng)堅毅網(wǎng)架建設(shè)；2、智能電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)技術(shù)架構(gòu)系統(tǒng)及技術(shù)標準系統(tǒng)研究；3、適用配電自動化系統(tǒng)推行建設(shè)，配電自動化技術(shù)研究與推行；4、配電調(diào)控一體化智能技術(shù)支持系統(tǒng)研究與推行。

用電環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、全面睜開智能用電服務(wù)，推行應(yīng)用智能電表。2、建立智能化雙向互動系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動，提高用戶服務(wù)質(zhì)量，提高供電靠譜性。3、推動智能樓宇、智能家電、智能交通等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，改變

終端用戶用能模式，提高用電效率，電能在終端能源花費中的比重超出26%。要點工作：1、智能電網(wǎng)示范園區(qū)建設(shè)；2、用戶管理與服務(wù)互動系統(tǒng)建設(shè)；3、用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)；4、高級計量管理系統(tǒng)建設(shè)；5、智能化需求側(cè)管理系統(tǒng)建設(shè)；6、電動汽車充電站試點建設(shè)。

調(diào)動環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、在國調(diào)、5個網(wǎng)調(diào)及26個省調(diào)建成智能調(diào)動技術(shù)支持系統(tǒng)并在地縣調(diào)進行推行；2、在散布式一體化平臺支持的基礎(chǔ)上，建設(shè)及時監(jiān)控與預(yù)警、安全較核、調(diào)動計劃和調(diào)動管理四大類應(yīng)用，實現(xiàn)同質(zhì)化管理能

力和靈巧高效調(diào)控能力，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)固、經(jīng)濟、優(yōu)良運行。要點工作：1、智能電網(wǎng)調(diào)動技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)。2、新能源接入和調(diào)控能力建設(shè)。3、電力通信網(wǎng)絡(luò)和調(diào)動數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)。

信息通信環(huán)節(jié)。發(fā)展目標：1、信息支持平臺：建設(shè)國家電網(wǎng)資源計劃系統(tǒng)

（ＳＧ－ＥＲＰ），貫穿六大環(huán)節(jié)，實現(xiàn)生產(chǎn)與控制、公司經(jīng)營管理、營銷與市

場交易三大領(lǐng)域的業(yè)務(wù)與信息化的交融，實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流合一；2、通信支持平臺：成立結(jié)構(gòu)合理、安全靠譜、綠色環(huán)保、經(jīng)濟高效、覆蓋面全、具

有時間同步和業(yè)務(wù)感知能力的下一代大容量、高速通信網(wǎng)絡(luò)。完美通信管理系統(tǒng)。

成立應(yīng)急通信系統(tǒng)，為應(yīng)急指揮供應(yīng)重要支撐。

智能電網(wǎng)有關(guān)技術(shù)之一

——一次與二次側(cè)新技術(shù)智能電網(wǎng)作為下一代電力系統(tǒng)發(fā)展方向，包含的技術(shù)特別寬泛。廣義的智能

電網(wǎng)有關(guān)技術(shù)包含全部下一代電網(wǎng)中獲取應(yīng)用的技術(shù)。但這樣的化所包含的技術(shù)太多，難于盡述。從國家和社會層面上來看，他們對智能電網(wǎng)的希望主假如：堅毅靠譜、高效、環(huán)境友善、我們將智能電網(wǎng)中有利于實現(xiàn)這些目標的技術(shù)，稱之為狹義的智能電網(wǎng)有關(guān)技術(shù)。

先進的發(fā)電與儲能技術(shù)

從能源轉(zhuǎn)變的角度來看，在電力生產(chǎn)中，發(fā)、輸、配、用四個階段實質(zhì)上達成的是能源轉(zhuǎn)變、傳輸和使用過程。在這個過程中，排放量最大，同時是最具減排潛力的無疑是發(fā)電環(huán)節(jié)。風(fēng)電、太陽能發(fā)電等不行控能源的接入給電力系統(tǒng)的運行和控制帶來好多影響，畢竟在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，發(fā)電環(huán)節(jié)基本是完好可控的。為此，作為應(yīng)付不行控發(fā)電的重要手段之一，儲能技術(shù)也獲取了智能電網(wǎng)研究者的重視。

1、風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能是世界上散布最寬泛的能源之一，擁有潔凈無污染、可重生等優(yōu)點，同時也擁有不穩(wěn)固、散布不均勻等特點。人類對風(fēng)能的利用已有超出三千年的歷史，

但因為各種原由，風(fēng)能利用進展向來較為緩慢。直到20實質(zhì)早期，風(fēng)能仍主要被用于作為提水澆灌、碾磨谷物的動力根源。

1887年，在蘇格蘭出現(xiàn)了用于給蓄電池充電的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，這也是將風(fēng)

能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿淖詈髴?yīng)用。但在隨后的書十年間，提水澆灌、碾磨谷物還是人類

利用風(fēng)能的主要方式。在20世紀70年月早期，第一次石油危機使得人們從頭審

視新能源發(fā)電的推行價值，這幾點地促進了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。到了20世紀年月，化石燃料焚燒所帶來的環(huán)境污染問題使得人們對可重生能源發(fā)電的重視程度不停增加，風(fēng)力發(fā)電已成為除水能外最具經(jīng)濟利用和開發(fā)價值的新能源。

2003~2007年，全世界風(fēng)電均勻增加率為24.7%，總裝機容量目前累計達到9400

萬kW。2007年，全世界大概生產(chǎn)了2000億前夜晚風(fēng)電電力，約占全世界電力供應(yīng)的1%。

我國計劃在2020年從前將可重生能源站國家能源總理的比率提高至15%，而發(fā)展風(fēng)力資源是中國能源戰(zhàn)略的重要構(gòu)成部分。2008年我國風(fēng)電總裝機已突

破1000kW，發(fā)哦2010年，我國風(fēng)電裝機容量將達到2000萬kW以上。

風(fēng)力發(fā)電機組即是將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓ぞ?。風(fēng)力發(fā)電機組主要由風(fēng)力機和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，前一部分負責(zé)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，后一部分負責(zé)將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。所以風(fēng)力發(fā)電機組也可依據(jù)風(fēng)機和發(fā)電機組的不一樣有著多種分類方式。

依據(jù)風(fēng)機種類不一樣，風(fēng)力發(fā)電機組主要有以下幾種分類：依據(jù)風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與面相對地點）分類，可分為水平軸式風(fēng)電和垂直軸式風(fēng)機；依據(jù)安槳葉接受風(fēng)能的功率調(diào)理方式可分為定槳距（失速型）機組和變槳距機組，同步發(fā)電機型按其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁極種類有可分為電勵磁同步發(fā)電機和永磁

同步發(fā)電機兩類。

此外，還依據(jù)風(fēng)機的額定功率分為微機型（10kW以下）、小型機（10~100kW）、中機型（100~1000kW）、和大機型（1000kW以上）四類，此中大機型又被稱為兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進展是跟著人們對風(fēng)力發(fā)電的重視程度同步發(fā)展的。早期的風(fēng)力發(fā)電機組多為小容量，大多采納結(jié)構(gòu)簡單、并網(wǎng)方便的異步發(fā)電機，連結(jié)方式多為直接和用戶配電網(wǎng)相連，采納國力運行的方式供應(yīng)電能，主要用于解決偏僻無電地區(qū)的用電問題。在二戰(zhàn)結(jié)束后，特別是1973年的石油危機以后，風(fēng)電

技術(shù)發(fā)展很快，接入方式也從從前的小容量、孤網(wǎng)運行方式漸漸轉(zhuǎn)向大容量、并

網(wǎng)運行。目前生界上最大的風(fēng)力發(fā)電機組為德國Enercon公司開發(fā)的E-116型風(fēng)

力發(fā)電機機組，其單機容量可達到7MW以上，葉片直徑為126m。該型機組已

在德國投入并網(wǎng)運行。

歐洲是世界上風(fēng)力發(fā)電發(fā)展最快的地區(qū)。早在20世紀90年月初，歐盟就提

出了鼎力發(fā)展風(fēng)電的目標。截止2008年終，歐盟風(fēng)電裝機總?cè)萘窟_到了

64935MW，并且在2008年，風(fēng)電新裝機已占到當(dāng)年新增裝機容量的36%，是增

長容量最大，也是增加最快的發(fā)電方式。在2008年，風(fēng)力總發(fā)電量達到了

142TWh，占當(dāng)年總發(fā)電量的4.2%，減少二氧化碳排放量達108百萬噸。歐盟在2009年三月將其2020年風(fēng)電裝機目標由180GW調(diào)整到230GW，并包含40GW了離岸風(fēng)電機組。到2020年，風(fēng)力發(fā)電每年將供應(yīng)600TWh的電能，能夠知足歐盟60%的家庭用電或14%~18%的歐洲總電力供應(yīng)。目前德國和西班牙是風(fēng)電裝機容量最大的國家，此中德國風(fēng)電裝機為1665MW，西班牙為1609MW。下一步，歐盟將加大對離岸風(fēng)電場的研究和發(fā)展。

跟著風(fēng)電場的容量愈來愈大，作為一種不行控發(fā)電的風(fēng)電對系統(tǒng)的影響也愈來愈明顯，研究風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響已成為重要課題。因為不一樣種類風(fēng)力發(fā)電機組的工作原理、并網(wǎng)連結(jié)方式都不盡相同，所以剖析方法及其對電網(wǎng)的影響也存在差別。目前在國內(nèi)外主要應(yīng)用的風(fēng)力發(fā)電機種類及其數(shù)學(xué)模型包含：

1、鼠籠式異步發(fā)電機。這種風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)機經(jīng)過一個變速箱和鼠籠式異步發(fā)電機相連，可經(jīng)過變速箱來調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變以使得發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運行于效率較高的轉(zhuǎn)速。因為發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變化較小，在實質(zhì)剖析時可近似認為機組轉(zhuǎn)速為恒定值。鼠籠式發(fā)電機在發(fā)電時需汲取許多無功，所以在風(fēng)機功率較大或連結(jié)于弱網(wǎng)絡(luò)時需加裝電容器進行無功賠償，以提高發(fā)電機組的功率因素。

2、雙饋異步發(fā)電機。發(fā)電機的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，而轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)過一個背靠背的整流逆變器和電網(wǎng)相連，這種發(fā)電機組為雙饋異步發(fā)電機。它擁有有功、無功能夠解耦控制，風(fēng)電利用效率高，賣力顛簸較小等特點。

3、支取性異步風(fēng)力發(fā)電機。這種發(fā)電機組不需要變速箱，所以見底了風(fēng)機機械部分的復(fù)雜程度，提高了靠譜性。但因為發(fā)電機電氣部分完好經(jīng)過整流逆變器和電網(wǎng)相連，在發(fā)電機容量較大時需要整流逆變器應(yīng)有相應(yīng)的般配容量，這無疑增加了機組的成本。其優(yōu)點在于能夠經(jīng)過整流逆變器的控制來調(diào)整發(fā)電機組無功，也可經(jīng)過調(diào)整風(fēng)機葉片的角度來實現(xiàn)有功的部分可控。

大規(guī)模風(fēng)電接入對電網(wǎng)的運行和控制的影響主要表此刻以下幾個方面：

（1）對系統(tǒng)頻次的影響。

因為風(fēng)能具備隨機性和不行控性等特點，所以風(fēng)電場的賣力主要因為風(fēng)電場所處地點的電力大小所決定。當(dāng)系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電達到必定比率以后，就一定考慮風(fēng)電顛簸對系統(tǒng)頻次的影響。

（2）對系統(tǒng)電壓穩(wěn)固性的影響

目前投入運行的風(fēng)力發(fā)電機組仍以異步發(fā)電機組為主。在向電網(wǎng)輸出有功功率的同時，還需要從電網(wǎng)汲取滯后的無功功率。發(fā)電機汲取滯后無功功率會跟著

發(fā)電機輸出有功功率的變化而變化，約為有功功率的20%~30%。如才有電容分級賠償，則難于做到連續(xù)賠償，這必定會影響到風(fēng)機接入點鄰近電網(wǎng)電壓。同時因為電容器無功賠償量遇到電壓的影響大，在系統(tǒng)電壓降低時賠償量反而會下降很大，嚴重時會以致電壓崩潰。針對這種狀況，一方面對風(fēng)力發(fā)電機入網(wǎng)擬訂相應(yīng)的標準，要求其一定具備必定的低電壓無功亮相調(diào)理能力；另一方面在入網(wǎng)點

也需配置合理、受電壓影響小的快速連續(xù)無功賠償裝置。

（3）對電能質(zhì)量的影響

因為風(fēng)力發(fā)電機組的賣力受風(fēng)速影響很大，為保護風(fēng)力發(fā)電機，當(dāng)風(fēng)速超出切除風(fēng)速時，風(fēng)機遇自動退出運行。假如整個風(fēng)電場所有風(fēng)機幾乎同時動作，這種沖擊對配電網(wǎng)單的影響十分明顯，簡單照成電壓閃變與電壓顛簸。這對電壓質(zhì)量的影響很大，可經(jīng)過在風(fēng)電入網(wǎng)時配合合理容量的快速反響的儲能裝置來緩解

這一問題。此外，風(fēng)機自己和入網(wǎng)所需的電力電子設(shè)備也可對系統(tǒng)產(chǎn)生諧波污染，這也會對電能質(zhì)量產(chǎn)生必定的影響。

2、太陽能發(fā)電

太陽能是太陽內(nèi)部核聚變反響產(chǎn)生的能量，占有關(guān)數(shù)據(jù)，假如把太陽射入到地球表面的所有能量采集起來，只要不到兩個小時即可知足人類目前一年的能源耗費。

和其余能源對比，太陽能擁有散布寬泛、潔凈、安全等特點，這些特點使其成為新能源發(fā)電的發(fā)展方向之一?？墒牵柲艿哪芰棵芏刃?，并且利用成本較高，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男实停瑫r受天氣條件影響大，在夜間沒法使用，太陽能的這些特點使它在整個綜合能源系統(tǒng)中是作用遇到必定的限制。

目前太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苤饕袃煞N基本門路，一種是將太陽能變換為熱能，而后再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽@種發(fā)電方式為太陽熱發(fā)電；另一種是經(jīng)過光電器件將太陽光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，即太陽光發(fā)電，跟著半導(dǎo)體元器件價錢的下降和新式光電資料的發(fā)展，太陽能光電技術(shù)已經(jīng)漸漸成為太陽能發(fā)電的主要發(fā)展方向。

太陽能電池是利用半導(dǎo)體p-n結(jié)的光伏效應(yīng)將太陽能直接變換為電能的器件。因為電壓合電容的限制，單個太陽能電池其實不可以直接作為電源使用，需要由若干片電池組構(gòu)成電池陣列進行發(fā)電。目前太陽能電池產(chǎn)品主要分為晶體硅電池、薄膜電池兩類。此中前者分為單晶硅、多晶硅電池兩種，其轉(zhuǎn)變效率較高，

約為15%，高者已能達到25%以上，但成本較高，目前占有大多半市場份額；

后者固然轉(zhuǎn)變效率尚不如前者，穩(wěn)固光變換效率約為5%~8%，但成真相對較低，

近來幾年來在轉(zhuǎn)變效率方面已有打破性的進展，主要包含非晶硅電池、銅銦鎵硒電池

和碲化鎘電池等。

微風(fēng)力發(fā)電相近似，太陽能發(fā)電技術(shù)也可分為并網(wǎng)太陽能發(fā)電技術(shù)和離網(wǎng)太

陽能發(fā)電技術(shù)兩大類。此中離網(wǎng)太陽能發(fā)電技術(shù)主要用于解決偏僻地區(qū)用電和路

燈、揚水站等孤立設(shè)備的供電問題。依據(jù)能否有儲能裝置，太陽能并網(wǎng)系統(tǒng)可分

為“不行調(diào)動式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”和“可調(diào)動式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”兩類。其

中前者發(fā)電發(fā)電和負荷之間的不平權(quán)衡完好由主電網(wǎng)進行均衡，后者則能夠經(jīng)過

儲能元件對其進行控制，在太陽能發(fā)電許多時儲能，在太陽能發(fā)電不足時開釋能

源以供用戶使用。跟著超級電容器、鈉硫電池等儲能技術(shù)的不停進步，可調(diào)動式

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)或聯(lián)入微電網(wǎng)將漸漸成為光伏并網(wǎng)的主流方式

3、潔凈煤發(fā)電技術(shù)

火力發(fā)電（特別指煤炭焚燒發(fā)電）向來是世界上最重要的電力根源。我國煤炭資源豐富，即便在鼎力發(fā)展可重生能源的背景下，火力發(fā)電在我國能源結(jié)構(gòu)中占很大比重。為了達到智能電網(wǎng)節(jié)能減排的目標，一定鼎力發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電技術(shù)，盡量降低煤炭焚燒造成污染、減少溫室氣體排放，將火力發(fā)電的不利因素降到最低。依據(jù)煤焚燒過程來剖析，潔凈煤技術(shù)可分為煤焚燒前過程、使煤更潔凈焚燒過程和焚燒后潔凈廢氣過程三類。

（1）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)機組（IGCC）

IGCC被稱為“世界上最潔凈的煤電站”其工作原理是將煤氣化，將凈化后的潔凈煤氣作為燃料，驅(qū)動燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)電。其實是煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相聯(lián)合的新式潔凈煤發(fā)電技術(shù)。和慣例煤發(fā)電技術(shù)對比，IGCC技術(shù)可將氮氧化物的排放量減少90%，減少CO2排放量35%。其聯(lián)合循環(huán)熱效率最高可達52%以上，同時IGCC機組的焚燒煤后廢物辦理量少，耗水量比慣例汽輪機電站少30%~50%。

（2）增壓流化床焚燒聯(lián)合循環(huán)機組（PFBC-CC）

世紀初極具發(fā)展?jié)摿Φ牧硪环N先進的潔凈煤發(fā)電技術(shù)就是增壓硫化床聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC）技術(shù)。

增壓硫化床是在常壓流化床（CFBC）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在較高壓力下進行焚燒的一種燃煤發(fā)電技術(shù)，它擁有熱效率高、污染排放低、能構(gòu)成蒸汽燃氣

聯(lián)合循環(huán)等特點。增壓流化床的焚燒效率可達99%，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可達

40%~42%，SOx、NOx和粉塵的排放量低，同時增壓硫化床的設(shè)備模塊化程度，結(jié)構(gòu)緊湊，PFBC鍋爐的體積只有同容量慣例鍋爐的1/4。這些特點使得增壓硫化床特別適合于老舊電廠設(shè)備改造時應(yīng)用。

4、其余新能源發(fā)電技術(shù)

（1）燃料電池

燃料電池，其工作原理主假如：在必定條件下使氫氣、天然氣或煤氣（主假如氫氣）與氧化劑（空氣中的氧氣）發(fā)生電化學(xué)反響，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

的過程。燃料電池具備能量變換效率高（電能變換效率為45%~60%）、功率密度高、相應(yīng)速度快、啟動時間短、潔凈、五污染、噪聲低等特點，合用于可挪動動力源、電動車以及分別電站，既可集中供電也可適合分別供電。

燃料電池發(fā)電時，電池的電解質(zhì)（酸、堿、固體氧化物等）將電極分開，由電池外面將反響物（燃料、氧化劑）分別供應(yīng)電池的陽極和陰極，發(fā)生電——化學(xué)反響（燃料的氧化過程），經(jīng)過電解質(zhì)傳遞帶電離子，產(chǎn)生電位差，惹起電子在外電路流動，形成低電壓直流。

燃料電池的研究和應(yīng)用方面，美國、日本、加拿大以及一些歐洲國家研究投入許多，特別美國和日本，其開發(fā)應(yīng)用均處于世界前列。固然我國在燃料電池研究和應(yīng)用方面投入了巨大的精力，但與世界先進國家對比，我國在燃料電池基本理論方面差距相對較小，但在結(jié)構(gòu)、資料應(yīng)用、要點零件的設(shè)計與生產(chǎn)方面差距較大，這也限制了我國燃料電池行業(yè)的快速發(fā)展。從世界范圍來看，限制燃料電池大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的主要技術(shù)問題包含原資料成本、電極工藝和燃料的儲藏和運輸?shù)取?/p>

（2）潮汐能發(fā)電

因月球引力的變化惹起潮汐現(xiàn)象，潮汐以致海水平面周期性地起落，因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量成為潮汐能。潮汐能是以勢能形態(tài)出現(xiàn)是大海能，

是指海水潮漲潮落形成的水的勢能與動能。

潮汐能發(fā)電可分為兩種形式：一種是利用海灣、河口等有利地形，建筑水堤，形成水庫，并在壩中或壩旁建筑水力發(fā)電廠房房發(fā)電；另一種則是利用洋流發(fā)電，無需建筑水壩。目前投運的潮汐能電站多為千一種。目前往哦過正在運作發(fā)電的潮汐能電站總合8座，均為水壩型，總起色容量為6000kW，每年發(fā)電量為1000萬余kWh。

2008年，在英國斯特蘭福德灣安裝了世界首臺不需要建筑水壩的潮汐能電站——Seagen，裝機容量為1.2MW，利用潮汐漲退產(chǎn)生的洋流發(fā)電，是目前生

界上單機容量最大的潮汐能發(fā)電機。為了檢測Seagen對大海生物的影響，該項目還集成了Tritech公司的聲納設(shè)備，并將進行連續(xù)5年的連續(xù)觀察。因為不需要建筑大壩，這種發(fā)電方式對大海生態(tài)系統(tǒng)的影響較小。

因為潮汐能發(fā)電機工作于海水中間，如何解決設(shè)備銹蝕和大海生物附著問題

是此類發(fā)電方式一定解決的問題，同時如安在發(fā)電的同時盡量降低對大海生太環(huán)

境的影響也有待進一步研究。

（3）生物質(zhì)能發(fā)電

生物質(zhì)能是指儲藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物經(jīng)過葉綠素將天陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而儲藏在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能也屬于一種可重生能源，往常包含以下幾方面：一是木材及叢林工業(yè)荒棄物；二是農(nóng)業(yè)廢氣物；三是水生植物；

四是油料植物；五是城市和工業(yè)荒棄物；六是動物糞便。

與礦物燃料對比，生物質(zhì)能擁有可重生、低污染和二氧化碳零排放等特點；與其余可重生能源對比，它擁有資源豐富、散布面廣和用途寬泛（能夠變換成多種二次能源，如發(fā)電、供熱、生產(chǎn)氣體或液體燃料）等特點、并且和其余新能源

發(fā)電技術(shù)不一樣，生物質(zhì)能發(fā)電的賣力能夠人為的加以控制，為一種可控發(fā)電能源，對電網(wǎng)的穩(wěn)固性有著較大的幫助。跟著現(xiàn)代生物質(zhì)能技術(shù)的不停發(fā)展，生物質(zhì)能發(fā)電將在未來的智能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中占有重要的地位。

5、儲能技術(shù)

電力生產(chǎn)過程是來女婿進行的，發(fā)電和負荷及消耗之間一定時刻保持基本均衡。而電網(wǎng)頂用戶對電力的需求卻跟著時間及氣象因素的變化而變化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是經(jīng)過對可控發(fā)電機（如水電、火電）的賣力難于控制。而假如電力系統(tǒng)不可以保證發(fā)電及負荷之間的均衡的話，輕則電能質(zhì)量惡化，造成頻次和電壓不穩(wěn)，重則引起停電事故，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)固問題。這就需要電力系統(tǒng)一定保存充分的備用容量，降低了系統(tǒng)設(shè)備運行的效率。要解決這一問題，可從兩個思路著手。第一是從負荷側(cè)著手，經(jīng)過需求側(cè)管理等技術(shù)調(diào)整用戶的用電習(xí)慣，減少頂峰期用電，拉平負荷曲線；第二是在電網(wǎng)中安裝儲能元件，在電力充足時儲藏能源，在電力緊缺時開釋能源，供用戶使用。

在新能源發(fā)電技術(shù)很快發(fā)展的大背景下，假如能在風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電或許太陽能熱發(fā)電等新能源發(fā)電設(shè)備備用儲能裝置，第一能夠解決新能源發(fā)電自己賣力不行控問題，經(jīng)過儲能元件對機組的賣力曲線進行調(diào)整，減少賣力變化對電網(wǎng)的沖擊；第二能夠是電力充足時，儲藏電能，在負荷頂峰期開釋電能，達到削峰填谷、減少電力系統(tǒng)備用需求的作用。

儲能技術(shù)是指將電能經(jīng)過某種裝置變換成其余便于儲存的能量并高效儲存起來，在需要時，能夠?qū)⑺鶅Υ娴哪芰糠奖愕刈儞Q成所需形式能量的一種技術(shù)。它包含兩個方面的內(nèi)容，一是高效大容量儲存能量的方法，二是快速高效的能量變換技術(shù)。

依據(jù)做轉(zhuǎn)變是能源種類不一樣，目前主要的電能儲存形式可分為機械儲能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）、電化學(xué)儲能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池等）、電磁儲能（如超導(dǎo)電磁儲能、超級電容器等）和相變儲能等四類。

（1）機械儲能

機械儲能是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芑騽菽艿葯C械能量儲存的儲能方式，詳細包含抽水蓄能技術(shù)、飛輪儲能、壓縮空氣儲能等方式。

抽水蓄能技術(shù)是目前應(yīng)用較為寬泛的一種儲能技術(shù)。其主要原理是利用在電

力負荷低谷期將水下池水庫抽到上池水庫，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓菽軆Υ嫫饋?，在電網(wǎng)負荷頂峰期，開釋上池水庫中的水發(fā)電。按上水庫有無天然徑流匯入又可分為純抽水、混淆抽水和調(diào)水式抽水蓄能電站。抽水蓄能的開釋時間能夠從幾個小時到幾日，綜合效率在70%~85%之間，其最大特點是儲藏能量特別大，所以特別適合電力系統(tǒng)調(diào)峰和用作長時間備用電源的場合。如調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、

緊迫事故備用等。因為抽水蓄能電站要求一定同時具備以下池水和上池水庫，對地理條件要求較高，這是限制抽水蓄能電站進一步推行在主要因素。同時抽水蓄能機組要同時擔(dān)負電動機和發(fā)電機兩個角色，其設(shè)計制造和運行效率是限制抽水蓄能技術(shù)效率提高的要點因素。

目前，全世界共有超出90GW的抽水蓄能機組投入運行，約占全世界總裝機容量的30%。

飛輪蓄能是利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能裝換為機械能儲存起來，

并在需要時飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電，是一個電能和機械能相互變換的儲能元件。為

減少消耗，飛輪系統(tǒng)需要運行于真空度較高的環(huán)境中。適用飛輪儲能系統(tǒng)有高速

飛輪、軸承支承系統(tǒng)、電動機/發(fā)電機、功率變換器、電子控制系統(tǒng)和真空泵、

緊迫備用軸承等附件設(shè)備構(gòu)成?，F(xiàn)代飛輪設(shè)備儲能功率密度大于5kW/kg，飛輪儲能最大優(yōu)點在于計劃不需要運行保護，設(shè)備壽命長（可達成20年或許數(shù)萬此

深度充放能量過程），儲能效率高（在采納懸浮軸承后效率還可進一步提高）潔凈無污染，五噪聲，負荷追蹤能力輕，對環(huán)境沒有不良的影響。弊端是能量密度比較低，花費較高，在小型場合還沒法表現(xiàn)其優(yōu)勢。主要應(yīng)用于那些在時間和容量方面介于短時儲能應(yīng)用和長時儲能應(yīng)用之間的場合，如電能質(zhì)量控制、不中斷電源（UPS）、電壓穩(wěn)固、電力調(diào)峰等方面。

壓縮空氣儲能（CAES）過程中，因為慣例燃氣輪機在大概需要耗費輸入燃料的2/3進行空氣壓縮，所以可在電網(wǎng)低谷時早先壓縮空氣，將空氣高密封在報廢礦井、降低到海底儲能氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在負荷頂峰

時開釋出來加上一些燃氣進前進行發(fā)電。對于相同的電力輸出，采納CAES的機組所耗費的燃氣要比慣例燃氣輪機少40%。最早投入商業(yè)運行的CAES于1978年建于德國，燃氣輪機機組起色容量為290MW，目前已經(jīng)成功運行超出20年。較大規(guī)模的壓縮空氣儲能電站的建設(shè)受地形限制較大，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有特別要求。

目前跟著散布式電力系統(tǒng)的發(fā)展，人們漸漸開始關(guān)注微型壓縮空氣儲能系統(tǒng)

8~12MW）。

（2）電磁儲能

超導(dǎo)儲能（SperconductingMagneticEnergyStorage,SMES）利用超導(dǎo)導(dǎo)線圈經(jīng)過大功率電力電子變換裝置將超導(dǎo)儲能磁體與電力系統(tǒng)相連，將電網(wǎng)剩余的能量已電磁形式儲藏起來，在需要時再經(jīng)過整流逆變器將能量饋送給電網(wǎng)的一種電磁儲能方式，其原理是經(jīng)過對超導(dǎo)儲能磁體的預(yù)充電，控制變換裝置的觸發(fā)脈沖實現(xiàn)SMES裝置與系統(tǒng)時間的有功功率和無功功率的變換。

因為超導(dǎo)線圈在超導(dǎo)狀態(tài)下無焦耳熱消耗運行，同時其電流密度比一般慣例線圈高1~2個數(shù)目級。所以它不單能長時間無消耗地儲能，并且能到到很高的儲能密度。其主要消耗來自于超導(dǎo)儲能體溫度保持和漏磁。和其余儲能方式對比，SMES裝置能夠同時實現(xiàn)與系統(tǒng)的四象限有功和無功功率交換，且無需進行電磁能量與其余形式能量的變換，效率高，反響速度快，運行方式靈巧。研究者最初使用SMES為發(fā)電機組供應(yīng)阻尼、克制系統(tǒng)振蕩，以及改良電能質(zhì)量、提高供電靠譜性等方面的研究。

限制超導(dǎo)儲能大規(guī)模應(yīng)用的主要因素還是超導(dǎo)資料的性能和價錢。截止目前

為止，共出現(xiàn)五代高溫超導(dǎo)資料：鑭系、釔系、鉍系、鉈系和汞系，此中最有實

用前程的是釔系和鉍系。Y系高溫超導(dǎo)的磁場特征因為鉍系，可是其線材制作技2術(shù)還不行熟，工程電流密度達到100A/mm(77K,自場)、長度為100~1000m的鉍

系多芯復(fù)合導(dǎo)線已商品化，所以目前的高溫超導(dǎo)磁體的設(shè)計和制造多項選擇用鉍系材

料。目前高溫超導(dǎo)資料的性能與超導(dǎo)儲能裝置的要求另有必定的差距，尚不具備

并未真切投入電力系統(tǒng)商業(yè)運行。

考慮到超導(dǎo)儲能在響應(yīng)時間和運行方式方面的諸多優(yōu)勢，假如超導(dǎo)資料能在價錢和性能雙方面獲得進一步打破，超導(dǎo)儲能在智能電網(wǎng)的推行潛力將特別巨

大。

（3）電化學(xué)儲能

①超級電容器儲能。超級電容器（SuperCapacitor），又稱為電化學(xué)電容

器（ElectroChemicalCapacitor）,是20世紀七八十年月開始發(fā)展的，是介于

傳統(tǒng)電容器和電池之間的新式儲能器件、依據(jù)儲能原理，超級電容器可分為雙電

層電容器（ElectricDoubleLayerCapacitor,EDLC）和法拉第準電容器

FaradaicSeudocapacitor）兩類。雙電層電容器，其電容的產(chǎn)生主要鑒于電極/電解液上電荷分別所產(chǎn)生的雙層電容，如碳電極電容器；而法拉第準電容器的儲藏電荷過程不單包含雙電層上的儲存，還包含電解液中離子在電極活性物質(zhì)

中因為氧化復(fù)原反響儲存于電極中的電荷，往常擁有更大的比電容。如RuO2等金屬氧化物在電極/溶液界面法拉第氧化復(fù)原反響產(chǎn)生的準電容是雙電層電容的

10~100倍。

和傳統(tǒng)電容器對比，超級電容器擁有容量大、功率密度高、充放電速度快、使用壽命長、受環(huán)境溫度影響小等特點，但其耐壓能力仍有待進一步提高，若能解決這一技術(shù)難題，超級電容器的容量還可以進一步提高。因為超級電容器造價較高，目前主要用于需要短時間、頂峰值輸出功率場合，如大功率真流電機的啟動支撐、動向電源恢復(fù)器等，在電壓跌落和瞬態(tài)擾亂時期提高供電水平。

②電池儲能。電池儲能系統(tǒng)主要利用電池正負極的氧化復(fù)原反響進行充放

電，也是人類最早應(yīng)用和應(yīng)用最寬泛的電儲能系統(tǒng)之一。電力系統(tǒng)的使用背景決定了儲能系統(tǒng)應(yīng)擁有容量大、效率高、使用壽命長、造價相對便宜等特點，這就限制了系統(tǒng)的鉛酸、鎳鎘、鋰離子電池在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。而近些年出現(xiàn)的納流電池則更能知足在電力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的需求。

鈉硫電池是Na-beta-Al2O3為電解質(zhì)和隔閡，并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負極和正極的二次電池，其理論比能高達760Wh/kg，且沒有自放電現(xiàn)象，放電效率幾乎可達100%，系統(tǒng)效率可達80%。鈉硫電池的基本單元為單體電池，將數(shù)百個單體電池組合后形成模塊，功率可達到數(shù)十千瓦，同時也有利于制造、運輸和安裝。目前在日本及北美已有100余座鈉硫電池儲能電站在運行中，在各樣二次電池中最成熟也是最具潛力的技術(shù)。

液流電池的指正、負極活性物質(zhì)主要存在于電解液中，分別安裝在兩個儲能

罐中，經(jīng)過送液泵循環(huán)流過電池，電池內(nèi)的正、負電解液由離子交換膜分開的電池裝置。最早是由ThallerL.H于1974年提出的一種化學(xué)儲能裝置。目前液流電池已有釩-溴、全釩、多硫化鈉/溴等多個系統(tǒng)，液流電池電化學(xué)極化小，能夠100%深度放電，儲藏壽命長，能夠經(jīng)過增加電解液的量或提高電解質(zhì)的濃度達到增加

電池容量的目的。因為液流電池組合電解液儲液罐能夠分開擱置，因此能夠因地

制宜安排相對地點，并可依據(jù)設(shè)置場所的狀況自由設(shè)計儲蓄形式及任意選擇形狀。

目前，鈉硫哈液流電池均已實現(xiàn)商業(yè)化運作。但技術(shù)和價錢兩個方面的因素仍限制其進一步發(fā)展。跟著容量和規(guī)模的擴大、集成技術(shù)的日趨成熟，儲能系統(tǒng)成本有望進一步降低，在經(jīng)過安全性哈靠譜性的長久測試的前提下，有望應(yīng)用于小時~天級的儲能應(yīng)用，包含提高風(fēng)能/太陽能可重生能源系統(tǒng)的穩(wěn)固性、光滑負荷曲線、作為緊迫供電能源等方面的應(yīng)用。

（4）相變儲能

相變儲能是利用某些物質(zhì)在其物相變化過程中，能夠與外界環(huán)境進行能量

交換的性質(zhì)達到能量變換與控制的目的。依據(jù)相變形式不一樣，相變儲能資料一般

可分為四類：固-固相變、固-夜相變和固-氣相變。從資料的化學(xué)構(gòu)成來看，又可

分為無機相變資料、有機相變資料和混淆相變資料三類。

相變儲能在航空航天太陽能利用、采溫暖空調(diào)、電力調(diào)峰、廢熱利用、跨季節(jié)儲熱和儲冷、食品保鮮、建筑節(jié)能、紡織服飾、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域均有重要價值。

在智能電網(wǎng)領(lǐng)域相變儲能的使用可作為電力調(diào)峰的重要手段之一，使用變相資料的儲能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)成為國際上廣泛使用的調(diào)峰填谷技術(shù)。儲能空調(diào)廣泛使用冰為變相蓄冷資料，也用使用相變點在5C。以上的蓄冷資料，與其余調(diào)峰方式對比，鑒于冰相變儲能的調(diào)峰手段每千瓦投資僅為1200元，遠小于抽水蓄能、安裝燃氣輪機等調(diào)峰手段。且經(jīng)過相變儲能進行調(diào)峰僅需要一次性投資，運行花費極低，且不受地形地勢的限制，具備大規(guī)模應(yīng)用的潛力。美國、日本和歐洲許

多國家在20實質(zhì)80年月中期就開始大規(guī)模推行使用蓄能空調(diào)技術(shù)，我國從20實質(zhì)90年月中期開始利用這項技術(shù)。如在上海南火車站安裝的大型冰蓄冷空調(diào)

系統(tǒng)，每晚從10電開始，制冷主體制冰，向來到第二天清晨6點止，每日蓄冷能量22500千瓦時，完好能夠知足上午9點至夜晚9點的用冷需求。年節(jié)儉電費122.5萬元。大連新瑪特購物廣場冰蓄冷中央空調(diào)初投資420萬元，電力設(shè)備容量減少25%；全負荷狀態(tài)下移峰填谷2765kWh，總用電量減少15000kWh，峰值用電量減少2000kWh，削峰36%；半負荷狀態(tài)下移峰填谷5580kWh，總用電量減少12260kWh，峰值用電量減少1324kWh，削峰60%；年運行電費減少16.2%。此外相變儲能還用于電站余熱利用中，采納相變蓄熱資料白臘來儲藏發(fā)電機

組產(chǎn)生的余熱，需要時將這些熱能用于空氣加熱，可進一步提高能源的使用效率。對電熱蓄熱系統(tǒng)，電鍋爐在低谷和非峰谷時段（或部分非峰谷時段）制取的一次水先送到蓄熱罐（設(shè)有相變資料）中儲藏，待頂峰時段和部分非峰谷時段到暫時備用，停止電加熱，使用儲藏的一次水與二次水換熱，將二次水送至負荷區(qū)供熱。

能夠降低消耗的輸配電技術(shù)

1、特高壓輸電技術(shù)

特高壓輸電技術(shù)指在500kV以及750kV交流和±500kV直流之上采納更高一級電壓等級的輸電技術(shù)，包含交流特高壓輸電技術(shù)和直流特高壓是輸電技術(shù)量部分。外國研究特高壓輸電到現(xiàn)在已有近四十年的歷史，其目的還是連續(xù)提高輸電能力，實現(xiàn)大功率的中、遠距離輸電，以及試點遠距離是電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。

從二十世紀60年月開始，前蘇聯(lián)、美國、日本和意大利等國，先后進行特高壓輸電基礎(chǔ)性研究、適用技術(shù)研究和設(shè)備研制，已獲得了打破性的研究成就，

制造出成套的特高壓輸電設(shè)備。前蘇聯(lián)已建成額定電壓1150kV（最高運行電壓1200kV）的交流輸電線路1900多公里并有900公里已經(jīng)按設(shè)計電壓運行；日本

已建成額定電壓1000kV（最高運行電壓1100kV）的同感雙回路輸電線426公里。百萬伏級交流線路單回的輸送容量超出5000MW，且擁有明顯的經(jīng)濟效益和靠譜性，作為中、遠距離輸電的基干線路，將在電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中起重要的作用。

日本和前蘇聯(lián)的實踐表示：特高壓交流輸電技術(shù)已基本成熟。交流特高壓技術(shù)幾乎沒有難以戰(zhàn)勝的技術(shù)問題。從輸變電設(shè)備制造技術(shù)上，前蘇聯(lián)已基本成熟，但技術(shù)水平相對落伍；日本已達到國際當(dāng)先水平，并經(jīng)歷了長達5年的帶電實驗查核，目前變電設(shè)備處于分別載流和加壓實驗階段，但輸電線路向來降壓運行。

跟著經(jīng)濟的全世界化趨勢和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)也將面對巨大的挑戰(zhàn)和機會。在未來15~20年內(nèi)我國的電力工業(yè)將保持快速發(fā)展的步伐、因為我國能源和負荷散布的特點，能源集中在西部和北部地區(qū)，而負荷又集中在東部和南部沿海地區(qū)，需要進行遠距離、大容量輸送電力。按自然傳輸功率計算，一

條特高壓線路的傳遞功率相當(dāng)于4~5條500kV超高壓線路的傳遞功率（約

4000~5000MVA），這將節(jié)儉可貴的輸電走廊和大大提高我國電力工業(yè)可連續(xù)發(fā)

展的能量。我國在特高壓領(lǐng)域已經(jīng)睜開了必定的科研及設(shè)備研制的基礎(chǔ)工作，累積了一些經(jīng)驗。特高壓輸電技術(shù)包含設(shè)備研制、線路絕緣設(shè)計以及運行控制技術(shù)的在超高壓輸電特別是500kV和750kV輸電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。但是，特高壓輸電系統(tǒng)的電壓水平較高、線路產(chǎn)生的無功功率較大、短路電流非周期重量衰減慢，這對特高壓輸電的設(shè)計和運行產(chǎn)生的影響。

據(jù)國家電網(wǎng)公司的技術(shù)經(jīng)濟比較研究表示：在我國發(fā)展特高壓交流輸電是可行的。從技術(shù)角度看，采納特高壓輸電技術(shù)是實現(xiàn)提高電網(wǎng)輸電能力的主要手段之一，還可以夠獲得建設(shè)占用輸電走廊、改良電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)勢；從經(jīng)濟方面的角度看，依據(jù)目前的研究成就，輸送10GW水電條件下，與其余輸電方式對比，特高壓交流輸電有競爭力的輸電范圍能夠達到1000~1500km。假如輸送距離較短、輸送容量較大，特高壓交流的競爭優(yōu)勢更明顯。所以，特高壓交流輸電技術(shù)已較成熟，具備應(yīng)用條件。

2009年1月16日，國家電網(wǎng)公司宣告第一條特高壓交流示范工程晉東南到湖北荊門的1000kV交流特高壓輸電線路建成投運，這標記著我國特高壓輸電工程邁出了實質(zhì)性的一步。

特高壓交流實驗示范工程的投入運行說明我國已經(jīng)有能力進行特高壓交流

輸電線路的建設(shè)，這也為建設(shè)堅毅智能電網(wǎng)掃清了技術(shù)阻礙。但在應(yīng)用特高壓技術(shù)時，還應(yīng)從我國的國情出發(fā)，深入剖析我國未來幾年甚至幾十年的能源發(fā)展遠景，認真比較各種技術(shù)在堅毅智能電網(wǎng)中的應(yīng)用遠景；同時也應(yīng)鼎力發(fā)展先進控制技術(shù)，已保證堅毅智能電網(wǎng)能充散發(fā)揮特高壓輸電的優(yōu)勢，克制其對電網(wǎng)運行帶來的不利影響。

2、高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)

超導(dǎo)特征是指部分導(dǎo)體在某一特定溫度下電阻為零的特征。因為超導(dǎo)特征在傳輸電能中的獨到優(yōu)勢，人們向來致力于將這種超導(dǎo)電性應(yīng)用于電力系統(tǒng)中間。

但直到1986年從前，超導(dǎo)技術(shù)是電力系統(tǒng)的應(yīng)用向來處于假想和實驗階段。直

到1986年，IBM實驗室科學(xué)家Mueller和Bednorz發(fā)現(xiàn)一轉(zhuǎn)變溫度于30K的超

導(dǎo)體的多合金超導(dǎo)資料，隨后美國、中國科學(xué)家接踵發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變溫度高于90K的超導(dǎo)體，開始了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體時代，因為液氮價錢相對較低，這使得超導(dǎo)由實

驗室走向工程應(yīng)用成為可能。

超導(dǎo)電纜的發(fā)展經(jīng)歷了直流低溫超導(dǎo)電纜、交流低溫超導(dǎo)電纜、交流高溫超

導(dǎo)電纜（HTS）等幾個階段，跟著零界溫度高于77K的高溫超導(dǎo)線材的開發(fā)及

低溫冷卻計時的快速發(fā)展，目前高溫超導(dǎo)電纜已成為超導(dǎo)電纜發(fā)展的主流。

在近來幾年，交流高溫超導(dǎo)電纜經(jīng)完美的實驗室測試后已逐漸走向并網(wǎng)運行

階段。與慣例電纜對比，高溫超導(dǎo)電纜在能夠大幅提高輸電能力的同時大幅減少

輸電消耗，同時具備對環(huán)境污染小、占用走廊寬度低等特點，有著廣闊的發(fā)展前

景。正是因為高溫超導(dǎo)電纜所具備的這些優(yōu)點，世界各國紛繁進履行用高溫超導(dǎo)

電纜技術(shù)的研究。美國是世界上超導(dǎo)電纜適用化最初進的國家，世界上第一組并

網(wǎng)運行的高溫超導(dǎo)電纜就是美國南線公司研制的3相30m/12.5kV/1.25kA高溫超

導(dǎo)電纜，該電纜于1999年正式并網(wǎng)實驗運行。丹麥是世界上第二個使用高溫超

導(dǎo)電纜并網(wǎng)運行的國家。2001年5月丹麥NKT公司研發(fā)的30m/30kV/2kA高溫

超導(dǎo)電纜并網(wǎng)運行。我國從20世紀90年月開始研制高溫超導(dǎo)電纜，進展很快。

1998奶奶中國科學(xué)院電工研究所成功地研制出長1m、1kA的直流高溫超導(dǎo)模型

電纜，2000年達成長6m、2kA直流高溫超導(dǎo)電纜的研制。2000年11月，中國

第一條100m長BSCCO高溫超導(dǎo)導(dǎo)線研制成功，2001年4月，中國第一條300m

以上BSCCO高溫超導(dǎo)研制成功。2004年4月，中國第一組適用高溫超導(dǎo)電纜在

昆明普吉變電站正式運行，這也是世界上第三組并網(wǎng)運行的超導(dǎo)電纜。該組電纜

在性能上優(yōu)于目前已經(jīng)頭運的美國和丹麥的兩組電纜系統(tǒng)。2004年終，75m/10.5kV/1.5kA三訂交流高溫超導(dǎo)電纜在甘肅掛網(wǎng)運行。在日本，1995年東京電力公司（TEPCO）開發(fā)了7m/66kV/2kA高溫超導(dǎo)電纜。2003年11月，在電力中央研究所的橫須賀研究所開始進行長500m、77kV級超導(dǎo)電纜實證明驗。

國家我國已投入運行的高溫超導(dǎo)電纜實質(zhì)運行結(jié)果顯示：與慣例電纜對比，超導(dǎo)電纜單位長度電阻要小4~5個數(shù)目級。實質(zhì)運行的超導(dǎo)電纜電阻主要來自愈電纜終端和接頭。整個超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的消耗中，漏熱性質(zhì)的消耗所占比重較大，此中，制冷系統(tǒng)和終端的消耗又占了很大一部分，表示電纜長度的增加不致惹起整個系統(tǒng)消耗的明顯增加，也就是說，跟著高溫超導(dǎo)電纜長度的增加，其消耗其實不會大量增加，這也說了然高溫超導(dǎo)電纜在節(jié)能減排方面的巨大應(yīng)用遠景。

此后高溫超導(dǎo)電纜在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用主要有遠距離、大容量輸電、為大城市和特別場合供電、應(yīng)用于變電站內(nèi)的大電流傳輸母線、代替海底電纜、離岸風(fēng)電站接入、可重生能源后備、電網(wǎng)間能源交換等。

電力電子技術(shù)

電力電子技術(shù)是由電子學(xué)、電力學(xué)和控制理論三個學(xué)科交錯而成的一門新興技術(shù)，是采納功率半導(dǎo)體器件對電能進行變換、控制和優(yōu)化利用的技術(shù)

跟著電力電子技術(shù)的不停發(fā)展和電力系統(tǒng)運行要求的不停提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用等各個化解獲取寬泛的應(yīng)用，所以電力電子技術(shù)也是智能電網(wǎng)得以實現(xiàn)的基本技術(shù)之一。

1、電力電子技術(shù)概括

電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)是電力電子器件，所以電力電子技術(shù)的發(fā)展是跟著電力電子器件的發(fā)展同步發(fā)展的。

1957至1958年間，美國GE公司研制出生界上第一只一般的反向阻斷型可控硅（SillionControlledRectifier，SCR），又稱晶閘管（Thyristor）。此后，經(jīng)過

近20多年的工藝完美和應(yīng)用開發(fā)，一般晶閘管形成了從低電壓、小電流、到高

電壓、大電流的系列產(chǎn)品；同一時期出現(xiàn)了大量的晶閘管派生和改良器件，特別

是20世紀80年月快速發(fā)展起來的可關(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-OffThyristor,GTO)使得晶閘管在高壓交流輸電、交直流調(diào)速、電解電鍍等方面獲取寬泛的應(yīng)用。晶

閘管大多是換流器件，開關(guān)頻次不高。工作頻次往常在400Hz以下。20世紀70年月功率晶閘管，這也促進了脈寬調(diào)制入工業(yè)應(yīng)用階段。功率晶閘管的開關(guān)率較

晶閘管高，這也長距離脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）技術(shù)在晶體管變換電路中的應(yīng)用。但因為電壓和電流水平比晶閘管低，功率晶體管僅合用于數(shù)百千瓦以下功率的應(yīng)用，同時存在二次擊穿、安全工作區(qū)（SafeOperationArea，SOA）小、不易并聯(lián)以及過載能力差等問題。20世紀70年月后期，功率場效應(yīng)管（PowerMOSFET）進入適用階段，標記著電力電子器件在高頻化發(fā)展過程中

的一次重要打破。它擁有場控可關(guān)斷、工作頻次高（幾十~數(shù)百千赫，甚至兆赫）、開關(guān)消耗小、SOA寬、易并聯(lián)等優(yōu)點，成為高頻電力電子技術(shù)的核心器件。MOSFET導(dǎo)通電阻跟著承受電壓的增加而快速增大，這限制了它在中、高功率

領(lǐng)域的應(yīng)用。20世紀80年月出現(xiàn)了一類復(fù)合型電力電子器件，他的主要特點是擁有雙極型器件與MOS器件的優(yōu)點，在高電壓大電流和動向性之間獲得較好

的折衷。典型的復(fù)合型器件為絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolar

Transistor,IGBT）和MOS柵控晶閘管（MOSControlledThyristor，MCT），它們均為場控器件，工作頻次超出20kHz。目前在中高頻、中小功率應(yīng)用處合，已出

現(xiàn)IGBT漸漸取代GTR和MOSFET，MCT取代SCR和GTO趨勢。在20世紀

90年月末出現(xiàn)的注入增強柵晶閘管（Injection-EnhancedGateTransistors，IEGT），

在2004年該器件已達到4500V耐壓、關(guān)斷6kA電流的水平。在20世紀80年月還出現(xiàn)了兩種靜電感覺原理的電力電子器件，即單極型的靜電感覺晶體管（Static

InductionTransistor，SIT）和雙極型的靜電感覺晶閘管（StaticInductionThyristor，SITH）。其優(yōu)點是高壓大電流和高頻，可是其通態(tài)壓降較大，不適合大功率電流

電子應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀90年月末出現(xiàn)的（集成）門極換流晶閘管[(Integrated)Gate-CommutatedThyristor,(I)GCT]、MOS關(guān)斷晶閘管（MOSTurn-offThyristor，MTO）、發(fā)射極關(guān)斷晶閘管（EmitterTurn-OffThyristor，ETO）等，利用集成電

路技術(shù)和高速場控起降來改造晶閘管的門極，在大功率與高頻次之間獲得了更好的均衡。

自20世紀80年月始，功率電力電子的另一個重要發(fā)展是高壓功率集成電路

HighVoltageIntegratedCircuit，HVIC）和智能功率集成模塊（Intelligent/PowerElectronicModule，IPEM）的考證和開發(fā)。它們的電力電子和微電子技術(shù)相聯(lián)合的產(chǎn)物，馬上電力電子電路和微電子電路集成在一個芯片上，或是封裝是一個模塊內(nèi)構(gòu)成。HVIC將電力電子開關(guān)器件與電力電力變換器中有關(guān)信息電子電路環(huán)

節(jié)（如工作狀態(tài)運行參數(shù)的檢測、驅(qū)動信號的生成合辦理、緩沖、故障保護和自診療）制作在一個整體芯片上，它打破了傳統(tǒng)“器件”的觀點，使之擁有功率控制和保護的能力而發(fā)展成為了一種“電路”。模塊化是器件發(fā)展方向之一，功率集成模塊是由同類或不一樣類的開關(guān)器件按必定的電路拓撲結(jié)構(gòu)連結(jié)并封裝在一

起構(gòu)成的，而假如進一步擁有信號檢測及辦理、驅(qū)動、保護與診療功能，則構(gòu)成所謂的智能功率集成模塊。HVIC和IPEM的發(fā)展使得電力電子器件使用起來更方便，靠譜性高。

從電力電子器件發(fā)展歷史來看，電力電子器件的發(fā)展主要取決于兩個因素，即應(yīng)用的需要和器件自己在理論及工藝上的打破。大概表現(xiàn)以下幾個方面：

①提高現(xiàn)有器件的容量和性能。②開發(fā)新的器件。③集成化、智能化。④鑒于新資料的電力電子器件。

按造發(fā)展歷史來看，電力電子器件分為第一代、第二代和第三代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品主要分立式換流開關(guān)器件，它們不擁有自關(guān)斷有自關(guān)斷，包含SR、thyristor等；第二代產(chǎn)品主要指擁有自關(guān)斷能力的器件，包含GTO、GTR、CDMOS、SIT、SITH等；第三代產(chǎn)品是一些性能優(yōu)秀的復(fù)合器件和功率集成器件、電路、如

IGBT、MTO、（I）GCT、MCT、IEGT以及HVIC、IPEM、PEBB等。

依據(jù)器件主體是鑒于晶閘管工作原理還是晶體管工作原理還可分為晶閘管

類器件和晶體管類器件，此中前者包含Thyristor、GTO、SITH、（I）GCT、MTO、

MCT等，后者包含GTR、MOSFET、IGBT、SIT等。

依據(jù)能否需要控制信號，器件又可分為半控型、全控型和不行控器件：

半控型器件是指經(jīng)過控制信號能夠控制其導(dǎo)通而不可以控制其關(guān)斷的器件，主

要包含晶閘管（Thyristor）及其大多半派生器件。半控型器件的關(guān)斷由其在主電

路中承受的電壓和電流決定的。

全控型器件是指經(jīng)過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，所以又稱為

自關(guān)斷器件。主要包含絕緣柵雙極晶體管（Insulated-GateBipolarTransistor，

IGBT）、電力場效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET，簡稱為電力MOSFET）和門極可

關(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-OffThyristor,GTO)。

不行控器件是指不可以用控制信號來控制其通斷的器件，這種器件不需要驅(qū)動

電路。如電力二極管（PowerDiode），只