试析电力工程技术在智能电网建设中的应用探析

黄豆豆

　　论文摘要：对智能电网的建设现状以及发展的趋势进行了分析，阐述了我国智能电网的技术特点。由于智能电网具有数字化、信息化等重要特点，因此电力工程技术是智能电网建设的重要手段。基于此，对电力工程技术在智能电网中的应用进行了探讨。
　　论文关键词：电力工程技术；智能电网；建设；应用
　　一、智能电网概述
　　目前，全世界范围内的气候变化越来越频繁，且由于人口的剧增，能源的供应也越来越紧缺，因此，智能电网在全球中不断地被关注。在几年前，美国政府为了恢复经济的良好运行，将智能电网的建设作为核心策略，来解决由于能源引起的危机，并利用它来促进其他产业的健康发展。在我国，智能电网的建设更是一项紧急的任务。由于我国是世界上人口最多的国家，国土面积很大，且不同的区域也有不同的发展步伐，能源资源在全国范围内的分布很不均匀。因此，在智能电网的建设中，应该将我国的实际情况考虑进去，并在了解建设重点的基础上进行循序渐进的建设。目前，我国的电网公司建设智能电网的目标是“坚强智能电网”，也就是将结构坚强的网架和智能化建设融合在一起，这个有机整体的主要组成部分是发电、通信、输变电以及自动化调度等。
　　结合我国的国情，我国的智能电网建设应具有以下的特征：第一，绿色环保。该特点要求将电网资源循环利用，最大程度地减少对环境造成的污染和不良影响。第二，结构坚固。架构的坚固能够保证在不良的天气中具有较强的承受能力，并且不会对电网的正常运行造成干扰。第三，资源优化。实现资源的优化能够最大程度提高电网运行的效率。第四，自动化。电网的自动化能够使其在出现故障的时候自动进行诊断和调节，从而将故障消除，使其功能恢复正常。第五，经济性。智能电网建设应该综合各方面的因素，将成本控制在最合适的范围内，不仅能确保能源的质量，还能提高经济效益。第六，交互性。该特性是指在能源的供应中，建立起市场和用户之间的交流模式，以根据用户的具体需求，不断优化服务质量。
　　二、电力工程技术在智能电网建设中的总体应用
　　第一，电源领域的应用。电力工程技术能够为智能电网的各种设备提供不同的电源。具体包括直流、变频以及恒频的交流电源等。例如，在蓄电池充电中，一般是采用直流电源，在变电所的操作中，既可以采用直流电源，也能用交流电源，而在大型或者小型的计算机中，可以采用高频的开关电源。
　　第二，输电中的应用。由于智能电网要求具有较高质量的电能以及较为稳定的电网工作状态，而实现这些要求需要电力工程技术中的谐波抑制技术以及无功补偿技术的支持和配合。另外，电力工程中也不断出现新的装置，例如，超导无功补偿装置以及薄型交流变换器等。有一些国家在一些输电工程中由于线路比较长，或者是输电的容量比较大时，一般都是通过直流电的输电方式来进行的。在我国输电线路的建设工作中，尤其是一些高压直流电的输电线路，通常都利用晶闸管变流装置作为送电与受电两端的整流阀和逆变阀装置。这些设备的应用，大大提高了电网输送的稳定性以及容量。这些装置用在配电网中，能够防止电网突然间停电，或者电压的突然降低和闪变，从而提高了供电的效果。这些功能和智能电网的建设要求相符合，因此，能够在智能电网建设中加以应用。
　　第三，发电中的应用。电力工程技术是一种现代的新技术，它通过电力和电子设备，实现电能的转化以及控制，大大降低了能量的消耗量，同时还能减少机电设备的使用，工作效率也因而提高。目前，很多半导体的功率元器件的容量都大大提高了，并且向着高压化的方向发展，在电力工程技术中出现了各种各样的新技术，例如以高压变频为代表的电气传动技术，以SVC为代表的柔性交流输电技术，以智能开关为代表的同步开断技术，以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术，以动态电压恢复器为代表的用户电力技术以及静止无功发生器等。
　　三、电力工程技术在智能电网建设中的具体应用
　　第一，电能的质量优化技术。该技术在智能电网建设中的应用，需要建立在电能的质量等级划分以及评估方法体系的完善的基础上，对供用电的接口所具备的经济性能进行分析，从而建立起用户经济性以及技术等级这两个评估体系，并借助法律法规的不断完善，来促使智能电网的建设往经济且优质的方向发展。电能的质量优化技术的应用，具体涵盖了直流有源滤波器相关技术、自适应静止无功补偿技术、电气化铁道平衡供电技术、统一电能质量控制器以及连续调谐滤波器关键技术等。这些技术能够使得电能的质量大大提高，并且降低了其使用的成本，从而具有较大的应用市场。
　　第二，柔性交流输电技术。该技术是将清洁度高的新能源等输入电网中的主要技术，它是在微处理以及微电子技术，电力技术、电子技术以及相关的通信和控制技术的基础上形成的能够对交流输电实现灵活控制的技术。因为我国的智能电网建设主要基础是电压很高的输变电，在整个建设过程中需要将一些新的清洁能源输进去，并实现能源的隔离等，而柔性交流输电则适应了这种要求，在智能电网建设中的需求不断增长。将电力工程技术和先进的控制技术结合起来，能够实现对电网中各种参数的控制和调节，从而促进了电网的稳定运行，输电过程中的损耗也大大降低，并且输电线路的输送能力也提高了。
　　第三，高压直流输电技术。当前的直流输电系统中，很多环节都采用交流电，但是输电过程是用直流电的。采用该技术能够利用控制换流器，实现整流或者逆变的工作状态。一些重量比较轻的直流输电系统中，换流器一般是由一些可以关断的元件组成的，它有利于提高输送的稳定性，且具有较高的经济性能。能够应用在远距离或者近距离直流输电工程中，还能为一些孤立的地域例如海岛供电。高压直流输电技术在我国的远距离输电中应用很广泛，其应用趋势将不断地向更远距离以及更大容量的输电工程中发展。  
　　第四，能源转换技术。未来社会中的能源发展方向应该是实现低碳经济能源。也就是将能源的消耗量以及对环境的排放和污染控制在最低水平上，低碳经济能源的核心是在能量的转换上采用先进技术对其进行创新，实现能源的高效利用。目前，太阳能与风能等自然能源已经成了世界上利用最多的用于能量转换的能源。
　　目前，我国将具有很大规模电场的并网技术作为主要的开发技术，从发展趋势来看，电网未来的发展方向可能是光伏发电等范围很大、运行稳定可靠的并网技术。将国内的能量转化技术和国外对比可以发现，目前我国的能量转换技术还不成熟，还处于一个初级的发展阶段，相关的更多技术还要进一步进行开发实现。在智能电网建设中采用能量转换技术，其发展的方向是促进对可再生能源的利用，并提高对各种并网技术的利用。
　　四、关键的电力工程技术在智能电网建设中的应用
　　第一，串联补偿中的工程应用。伊冯500kV TCSC项目是国家发改委批准的国家级科学研究项目。该项目是由C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd建立，将伊冯500kV TCSC项目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW，用于该项目的TCSC设备，都是由中国独立设计、发展、组装和调试的。这个设备的成功运营表明中国已经精通了适应高寒地区的全套大容量可控串补的技术，并实现了HV TCSC的工业化应用。
　　第二，并联补偿的工程应用。C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd完成了无功补偿设备的关键技术的研究，这一设备是中国装机容量最大的无功补偿设备，而且成功将无功补偿技术用于运营之中。联众不锈钢公司将无功补偿设备运用在实际中。这些设备有效解决了由设备中的脉动负载（像熔炉的特高压电动）引起的电力质量问题（问题包括无功功率影响，电压波动和闪烁，将大量的逆序列和谐波注入电网中）。因此设备可确保工程安全运营，联众不锈钢公司每年有2千万的经济利益。
　　第三，常规电力技术的工程应用。北京大型航空公司的电力负载对电压骤降和短期的电源中断造成的短暂电力质量问题很敏感。根据这家公司的实际情况，C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd.安置两个常规的电力设备（SSTS 和DVR），通过常规的电力技术解决电力质量问题。在成功运营后，这些设备有效地消除了电力质量问题。
　　五、结束语
　　本文通过对智能电网在我国建设中的发展趋势及特点的分析，提出了电力工程在智能电网建设中的重要应用，对在智能电网建设中的总体应用、具体技术应用以及关键技术的应用进行了探讨。通过实例表明，电力工程技术的应用，对于促进智能化电网的建设，优化能源结构以及提高经济效益具有重要作用。