超導(dǎo)電力技術(shù)中未來智能電網(wǎng)應(yīng)用探究
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摘要：電力企業(yè)近幾年得到了飛速發(fā)展，特別是智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展取得了不錯(cuò)的成績(jī)。智能電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用為我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了許多機(jī)遇。但是，需要人們注意的是，智能電網(wǎng)的發(fā)展不能滿足于現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)對(duì)先進(jìn)的超導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而使我國(guó)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)可以得到進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；超導(dǎo)；電力技術(shù)
智能電網(wǎng)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)電網(wǎng)。近幾年，電力企業(yè)在發(fā)展過程中不斷應(yīng)用新技術(shù)、新科技、新設(shè)備，在各項(xiàng)技術(shù)中，超導(dǎo)電力技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)的輔助作用十分顯著，一方面可以使智能電網(wǎng)的運(yùn)行變得更加穩(wěn)定，另一方面也可以提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
一、超導(dǎo)電力技術(shù)
超導(dǎo)電力技術(shù)是對(duì)超導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)與電力工程技術(shù)相結(jié)合的一門新技術(shù)。目前，超導(dǎo)電力技術(shù)得到西方國(guó)家的重視，其中美國(guó)將超導(dǎo)電力技術(shù)納入到了電網(wǎng)規(guī)劃中，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)行全國(guó)范圍內(nèi)的骨干電網(wǎng)建設(shè)，并且將該技術(shù)擺在了突出位置。超導(dǎo)電力技術(shù)被認(rèn)為是未來電力工業(yè)發(fā)展的的主要趨勢(shì)，因此得到了全世界的重視。近幾年，我國(guó)科技也得到了快速發(fā)展，在此背景下，我國(guó)也對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)予以了高度重視，各大高校也都加強(qiáng)了對(duì)超導(dǎo)技術(shù)的研究，并且從實(shí)際情況來看，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定差距[1]。但是，超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了我國(guó)工業(yè)的主要趨勢(shì)，雖然研究過程中面臨許多困難，但是我國(guó)不會(huì)放棄對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究。超導(dǎo)電力技術(shù)內(nèi)容十分復(fù)雜，與許多科學(xué)領(lǐng)域都有著密切聯(lián)系，這使得研究工作面臨許多困難。超高溫導(dǎo)體產(chǎn)品是在其技術(shù)支持下發(fā)展而來的一種主要產(chǎn)品，其對(duì)確保智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性來說意義重大。
二、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性
依據(jù)目前智能電網(wǎng)的發(fā)展情況來看，其在運(yùn)行過程具有自愈和自治能力，確保了智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。而對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行分析可以確定，在未來智能電網(wǎng)將會(huì)實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，通過對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備的科學(xué)應(yīng)用，有效減少因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)擾動(dòng)而遭受的影響，滿足智能電網(wǎng)在未來的發(fā)展需求。作為控制智能電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要手段，可以對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行應(yīng)用，從而使快速反應(yīng)、獨(dú)立輸出的電源功能能夠得到體現(xiàn)，將該電源加設(shè)在電力系統(tǒng)中，可以保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率，即使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生了故障，也能夠作出快速反應(yīng)，從而將故障率控制在最低。通過無功調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)的可控性能得到提高，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[2]。與目前投入電網(wǎng)穩(wěn)定裝置相比，應(yīng)用超導(dǎo)電力技術(shù)，可以對(duì)過剩能量進(jìn)行回收，提升系統(tǒng)的反應(yīng)速度，從而使智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性能夠滿足要求。由此可見，在智能電網(wǎng)中，將超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)作為一項(xiàng)功能強(qiáng)大的裝置，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和電能與有功功率的靈活交換，從而使電網(wǎng)由傳統(tǒng)的被動(dòng)致穩(wěn)轉(zhuǎn)為主動(dòng)致穩(wěn)。此外，要想確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行及時(shí)隔離也是一種有效的方法。若系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，而系統(tǒng)無法及時(shí)隔離故障，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致暫態(tài)失穩(wěn)。隨著電網(wǎng)容量的不斷加大，短路電流也會(huì)變大，但是在設(shè)計(jì)電氣設(shè)備時(shí)，以短路容量為標(biāo)準(zhǔn)，這大幅度增加了開關(guān)設(shè)計(jì)成本，甚至無法進(jìn)行準(zhǔn)確選型。由此可見，為了對(duì)短路電流進(jìn)行嚴(yán)格控制，從目前的應(yīng)用方法來看，無論是對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是運(yùn)行方式的改變，亦或者是改變電氣設(shè)備，都將會(huì)導(dǎo)致成本上升，這對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性來說都會(huì)造成較大麻煩；在系統(tǒng)中應(yīng)用超導(dǎo)故障限流器，對(duì)短路現(xiàn)象進(jìn)行有效空控制，通過超導(dǎo)和常規(guī)導(dǎo)體之間的轉(zhuǎn)換，使零電阻可以在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦柚惦娮?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)短路的有效控制。由此可見，在電力系統(tǒng)中對(duì)故障限流器進(jìn)行應(yīng)用，可以滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性、快捷性，快速隔離故障，同時(shí)通過利用超導(dǎo)出儲(chǔ)能裝置，完成有功功率補(bǔ)償，保證智能電網(wǎng)的順利運(yùn)行。
三、提升智能電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益
（一）提升電網(wǎng)輸送電能質(zhì)量
存取電能是電網(wǎng)輸送過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以確保智能電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。目前，比較常用的方式為抽水儲(chǔ)能技術(shù)，該技術(shù)可以提供長(zhǎng)時(shí)間大功率，但是從應(yīng)用情況來看，反應(yīng)速度較慢，無法應(yīng)對(duì)瞬間電能質(zhì)量與功率出現(xiàn)的失衡現(xiàn)象，無法對(duì)失衡狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償，這將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)輸送電能質(zhì)量下降。此時(shí)，引入超導(dǎo)技術(shù)，可以使該瓶頸問題可以得到有效解決。電網(wǎng)輸送質(zhì)量長(zhǎng)期以來都困擾著電力企業(yè)，智能電網(wǎng)輸送電能的質(zhì)量會(huì)受到外部因素和內(nèi)部因素的影響，導(dǎo)致電網(wǎng)輸送質(zhì)量偏低，特別是對(duì)于一些大功率遠(yuǎn)距離輸送變電系統(tǒng)來說，輸電質(zhì)量所遭受的影響更為嚴(yán)重[3]。應(yīng)用超導(dǎo)電力技術(shù)，可以使該方面缺陷得到改善，可以通過對(duì)超大型儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用，提高系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸變電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在此過程中，超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置所具備的瞬間釋放或存儲(chǔ)能量的能力，有效的避免了智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重波動(dòng)現(xiàn)象，并且利用超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，通過電壓無功支持，保證電壓穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)輸送電能質(zhì)量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
（二）提升對(duì)可再生能源的利用
電力企業(yè)雖然可以為人們提供能源，滿足人們對(duì)能源的需求量，但是在這個(gè)過程中也消耗了大量不可再生能源。為減少不可再生能源的消耗速度，可以利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電，這也是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。雖然，新技術(shù)的應(yīng)用使智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率得到了提升。但是，在對(duì)可再生能源的利用與研發(fā)中可以發(fā)現(xiàn)，由于可再生能源具有間歇性和不穩(wěn)定性特點(diǎn)，這將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的工作出現(xiàn)波動(dòng)，使電力系統(tǒng)的效率、安全、靈活等多方面都受到限制。而利用超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能備用作用得到進(jìn)一步改善，對(duì)提高可再生能源的儲(chǔ)存率有著巨大作用，提升可再生能源的利用率。在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電時(shí)，利用超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，確保為用戶提供可靠的電源，提高了可再生能源的利用率，進(jìn)而提高智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中的環(huán)境效益。
四、結(jié)語(yǔ)
超導(dǎo)電力技術(shù)是為了智能電網(wǎng)中所應(yīng)用的主流技術(shù)，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)行有著莫大好處。例如，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益等。當(dāng)然，目前超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展并未成熟，需要相關(guān)工作人員對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行不斷的探索與研究，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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作者:陳立娜 朱鋒 單位:國(guó)網(wǎng)河南內(nèi)鄉(xiāng)縣供電公司
