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21世纪的电力前沿技术

当前栏目:新闻|来源:网络转载||发布时间:2020-08-24 19:48:02|阅读:

分布式发电
分布式发电是指一种小型模块化独立电源,功率为几千瓦至50兆瓦,与环境兼容。这些电源归电力部门、电力用户或第三方所有,以满足电力系统和用户的特定要求。如调峰、为偏远用户或商住区供电、节省输变电投资、提高供电可靠性等。
由于公众担心输电线路可能产生的电磁效应,开辟新的线路走廊越来越困难。例如,北美和西欧的许多国家已经决定不建造新的输电线路。因此,直接放置在用户附近的分布式发电设备成为一种替代方案。其次,在大电网的配合下,分布式发电可以大大提高供电的可靠性,在电网崩溃和突发灾害(如地震、雪灾、人为破坏和战争)的情况下,可以维持重要用户的供电。1997年加拿大魁北克冰雪灾害对输配电线路造成灾难性破坏,导致大规模停电,许多重要用户长期无法恢复供电。人们认识到,如果运行中有分布式发电,供电的可靠性将大大提高,一些灾难性的后果是可以避免的。
今天的分布式发电主要是指各种工程中使用的内燃机、微型燃气轮机和燃料电池,它们具有良好的环保性能。
微型燃气轮机是一种超小型燃气轮机,功率为几千瓦至几十千瓦,转速为96,000转/分钟,使用天然气、甲烷、汽油和柴油作为燃料。工作温度为500℃,发电效率可达30%。目前,国外已经进入示范阶段。关键技术是高速轴承、高温材料和零件加工。可以看出,电气技术的突破往往取决于材料科学的进步。
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置。这是一种很有前途的清洁高效的发电方式,被称为21世纪的分布式发电。燃料电池的工作原理类似于水电解的逆过程。氢基燃料被送到燃料电池的阳极转化成氢离子,空气体中的氧被送到燃料电池的阴极,负氧离子通过两个电极之间具有离子导电性的电解质到达阳极,与氢离子结合形成水,外部电路形成电流。
一般而言,完整的燃料电池发电系统包括电池组、燃料供应系统、空气体供应系统、冷却系统、电力电子转换器、保护和控制以及仪表系统。其中,电池组是核心。低温燃料电池还应配备燃料重整器(也称为燃料重整器)。高温燃料电池具有内部重整功能,不需要重整器。
燃料电池具有以下优点:效率高。以氢气为燃料的燃料电池理论发电效率可达100%;在热备用状态下,燃料电池具有很强的跟随负载变化的能力,可以在一秒钟内跟随50%的负载变化;低噪音;可以实现实际零排放;节约用水;安装周期短,安装位置灵活,可省去新的输配电系统。
柔性交流传动系统(facts)
柔性交流传动系统(facts)是20世纪80年代末出现的一项新技术,近年来在世界范围内发展迅速。专家预测,这项技术将会给未来的输配电带来巨大的变化,并将在充分利用现有电网资源和实现电能高效利用方面发挥重要作用。
柔性交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术相结合,实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相角和潮流的连续调控,从而大大提高输电线路的输电能力,提高电力系统的稳定水平,降低输电损耗。
传统的功率调节措施,如机械控制移相器、有载变压器分接头、开关电容和电感、固定串联补偿装置等。,只能实现部分稳态潮流的调节功能。此外,由于机械开关动作时间长、响应慢,不能满足快速、灵活、连续调节潮流和抑制系统暂态过程振荡的要求。因此,电网发展的需求推动了柔性交流输电技术的发展和应用。近年来,柔性交流输电技术在美国、日本、瑞典、巴西等国家的重要超高压输电工程中得到了应用。
虽然柔性交流输电技术在许多输电工程中得到了应用,并证明了其在提高输电能力、抑制系统振荡、快速调节系统无功功率和提高系统稳定性等方面的优越性能,但其推广应用进展却比预期缓慢。主要原因是:项目成本高于常规解决方案,因此只有当常规技术无法解决时,用户才会转向facts技术;Facts技术需要进一步改进。目前,facts技术的应用仅限于个别项目。如果大规模使用facts设备,则需要解决一些全球性的技术问题,如:多个facts设备控制系统的协调;facts装置与现有常规控制和继电保护的连接;Facts控制被纳入到现有的电网调度控制系统中,等等。一些专家认为,facts技术不能更快地普及和应用,因为电力部门对新技术持谨慎和观望的态度,只有成熟的技术才会大规模应用。
随着电力电子设备性能的提高和成本的降低,以电力电子设备为核心部件的facts设备的成本将会降低,这在不久的将来可能会比传统的输配电方案更具竞争力。

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