电力前沿技术

电力行业热点应用及前沿应用技术的、管生产的、要争论课题的沟通沟通。1、大功率电力电子技术进展及其应用格这些方面的某一个方面的突破，都可以对电力行业来带很大的变化。如大功率、高电压；大功率、低价格的突破将带来调、变、配、用电方式很10kV2、智能电网在上述技术及其它技术的根底上周密掌握串联电感或电容到达缩短电气距离从功潮流分布的目的。3、已在实施的数字化变电站PTCTPT、CT接入方式变为光纤通变得很简洁。4、智能的基于云计算的需求侧治理增殖效劳。5、已在实施的调配一体化。以前，由于传感器、通信及远控技术和设备的制约、电网调度、运行、治理、维牢靠的远方操作设备，主要是现地牢靠的操作电源。其它较具体的介绍如下。讲座)分布式电源分布式发电装置〔DistributedGeneration〕是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、3电牢靠性等等。当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机〔Micro tur_bines〕和各种工程用的燃料电池〔FuelCell〕。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。应用背景由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑性，可在电网崩溃和意外灾难〔例如地震、暴风雪、人为破坏、战斗〕状况下，维持重要用1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，很多重要用户长期不能恢复供电。人们生疏到，假设能有与电网协作的分布式电源在运转，供电牢靠性将会大大地提高，一些灾难性后果是可以避开的。电动车电源是争论进展分布式电源的重要推动力。微型燃气轮机微型燃气轮机〔MicroTurbine〕,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以自然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。燃料电池燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置21世纪的分布式电源。燃料电池的工作原理(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与掌握及仪表系统组成。其中，电池堆是核心备燃料改质器〔又称为燃料重整器〕。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池〔PAFC〕是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容11MW250kW2代燃料电池的溶融碳酸盐电池〔MCFC〕，工作在高温〔600～700℃〕现在正在进展兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池〔SOFC〕被称为第3代燃料电池。期望的电动车电源。性能和特点燃料电池有以下优点：〔1〕有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望到达80%以上。燃料电池发电效率与规模根本无关，小型设备也能得到高效率。〔2〕处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的力量格外强，可1s50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。〔4〕安装周期短，安装位置敏捷，可省去建输配电系统。目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高技术关键和争论课题涉及的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池〔MCFC〕在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及有用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池〔SOFC〕,对构成材料及其加工有特别要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性〔不通过气体〕Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能削减电解质薄膜厚度。通常承受熔射0.03～0.05mm。比较0.01mm好，但费用昂贵，需要查找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的争论方向是查找低温的质子导电的电解质。工作温度如果能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。大功率电力电子技术的应用硅片引起的“其次次革命”大功率电力电子器件的重大进展电力电子学〔PowerElectronics〕的应用已经有多年的历史。电子器件〔HighPowerElectronics〕的快速进展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅10多年来，可控整流器(SCR)、可关断的晶闸管(GTO)、MOS掌握的晶闸管(MCT)(IGBT)等大功率高压开关器件的开断力量不断提6kA、6kV的GTO，单个元件的开断功率可到达30MW左右，这无疑是一个巨大的进步。〔晶闸管〕用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于敏捷的沟通输电〔FACTS〕、定质电力技术〔CustomPower〕以及一代直流输电技术则是近10年的事。的大功率电力电子器件的争论开发和应用，将成为下世纪的电力争论前沿。敏捷沟通输电技术(FACTS)敏捷的沟通输电系统(FACTS)是80年月后期消灭的技术专家们估量在将来这项技术将在电力输送和安排方面将引起重大变革网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。敏捷沟通输电技术是指电力电子技术与现代掌握技术结合以实现对电力系统电压(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调整掌握，从而大幅度提高输电线路输送力量和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。FACTS技术的消灭和应用的背景是：〔1〕进展电力市场的需要。原作为公用事业之一的电力面临着“放松管制”〔Deregulation〕的改革。一些国家公布法令规定用户可以发电并〔WholesaleWheeling〕，某些地区甚至允许实行电力零售托送。发电厂和电力用户可以依据协议通过电网售受电力。电力潮流敏捷调整掌握的要求，而常规的沟通输电系统却很难适应这一变化。要求更为迫切。要求。因此，电网进展的需求促进了敏捷沟通输电这项技术的进展和应用。近年来沟通输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。尽管敏捷沟通输电技术已在多个输电工程中得到应用FACTSFACTS技术还需要进一步完善FACTS技术的应用还局限于个别工程，假设大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置掌握系统的协调协作问题；FACTS装置与已有的常规掌握、继FACTS掌握纳入现有的电网调度掌握系统问题等等FACTS技术尚不能更快推广应用是由于电力部门对技术持慎重观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置了有关STATCOM与SVCSTATCOM不需要承受下降；相反，电力电子器件的价格会不断降低，故估量STATCOM会比SVC〔静止无功补偿器〕更有竞争力。假设将超导储能装置与STATCOM协作，可以实现系统有功功率的快速调整，这是以往任何的常规设备不能胜任的。FACTSFACTS〔ConvertibleStaticCompensator〕，它由多个同步电压源逆变器构成，可以同时掌握2条以上线路潮流〔有功、无功〕、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。可转换静止补偿器具有以下功能：〔1〕静止同步补偿器的并联无功补偿功能；〔2〕静止同步串联补偿〔34掌握2〔IPF〕功能；CSC3代敏捷沟通输电装置。方面，研制开断功率更大的高性能器件。最近，国外公司宣布研制成功以碳化硅〔SiC〕为使元件的断开功率可望有数量级的飞跃。这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器〔〕已成为现实的可能。假设电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统完全的敏捷调整掌握便将成为现实。定质电力技术〔CustomPower〕技术是应用现代电力电子技术和掌握技术为实现电能质量掌握，为用户供给用户特定要求的电力供给的技术。现代工业企业中，由于变频调速驱动器、机器人、自动生产线、周密的加工工具、可编程掌握器计算(UPS)，但优质的电能供给。因而，便产生了以电力电子技术和现代掌握技术为根底的定质电力技术〔CustomPowerTechnology〕。为提高配电网无功调整的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器(DSTATCOM)。它由储能电路、GTOIGBT变换电路和变压器组成。它的功能是快速“定质电力”的关键设恒定。另一关键设备是动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流储能电路、变补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。型直流输电技术能创的典型例子是轻型直流输电系统〔LightHVDC〕，它承受GTO、IGBT等可关断的器〔的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。同步开断技术同步开断(SynchronizedSwitching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在〔包括断路器本身的损坏也可大大减少同步开断失败造成设备损毁。因此，同步开断的优势没有发挥出来。13kV、600A、由GTO元件组成的固态开关，安装在泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩1/3ms统“软开关”已问世。将来全可控的电力系统现在的电力系统由于还依靠高压机械开关〔油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等〕的快过程。“电网掌握”目前只能做到局部掌握，本质上仍旧是一个调度员的决策支持系统。假设电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代制便将成为现实。3、状态修理技术ConditionBasedMaintenanc〔RC〕和推测修理技术〔PDM〕。应用背景这2用于发电厂设备的修理，并正在用于输变电设备的检修。电力系统的牢靠性在很大程度上取决于电力设施的牢靠性现代设备修理的公司面临的重要课题。中处于有利地位。进展备修理常用的定时检修〔TimebasedMaintenance〕和以定时检修为根底，依据阅历打算延长或缩短修理周期的做法已不能满足需要，需要进展技术。主要技术内容以牢靠性为中心的修理〔RCM〕和推测性修理是相互严密联系而又不同的2个技术领域。以牢靠性为中心的修理〔Reliability centeredMaintenance〕是在对元件的可能故障对整个系统牢靠性影响评估的根底上打算修理打算的一种修理策略RCM技术在60年月末开头进展起来当时由于宽体客机的投运系统变得格外简单航空系统沿用定时大修的传统方法在经济上变得不行承受依据元件故障后果的严峻程度确定修理打算的RCM收到了良好效果，使航空系统牢靠性提高。现在RCM已成为全世界几乎全部航空公司承受的方法。80年月美国EPRI将RCM引入核电站的修理，后来又应用于火电厂，取得了提高牢靠性和降低修理费用的目的。现在正在争论变电站设备的RCM技术。推测性修理〔PredictiveMaintenance〕是依据对埋伏故障进展在线或离线测量的结果和性分析〔CriticalityAnalysis〕,以打算设备〔部件〕是否需要马上退出运行和应准时实行的措施。采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严峻性分析、寿命估量等领域。先进传感器先进的传感器(AdvancedSensor)是实现推测性修理的重要手段,是一个长盛不衰的争论热点。这是由于,故障诊断技术的进展首先打算于能否猎取尽可能多的有用信息，这是数据处点。原来用于军事的传感技术，也有一局部移植到电力设备的状态监测上来。例如上。用于测量锅炉燃烧室中温度的传感器，是用氧化铝保护的铂电阻，其测量精度优于1%。美国电力争论院已开发出一种直接测量分析油中气体的金属*.绝缘子*.半导体传感器，4水分随负荷的变化关系。器测得数据的无线传输也是需要解决的一个重要问题。故障诊断的信息处理技术对采集到的信号加工处理，要比采集信号本身更为困难，信号加工和处理的目标有3：的严峻程度，以便打算设备是否需要退出运行。争论觉察小波变换技术可有效地滤除稳态信〔如现场测试中常常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰)，可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。故障信号的分类则是更为困难的争论课题“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法便成为故障诊断争论的网络、专家系统、小波分析、分形维分析等。电磁兼容技术电磁兼容〔EMC〕是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任及电子、计算交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率渐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越简单，因此，电磁兼容问题日