陳曉明

武漢華源電力集團有限公司武昌分公司

隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，智能化的電網(wǎng)成為了今后電網(wǎng)發(fā)展的重要方向和趨勢，針對這一趨勢，需要為未來的智能化電網(wǎng)做好準備，解決一些亟待解決的難題，如特大電網(wǎng)的安全、可靠性問題、電網(wǎng)可持續(xù)的能源再生能力問題、電網(wǎng)現(xiàn)代化技術融合性問題，等等。目前超導電力技術是一種電力新技術，是21 世紀具有發(fā)展戰(zhàn)略和潛力的一門新技術，它的產(chǎn)業(yè)化和實用化對于未來的影響將不可估量，這一理論目前已經(jīng)得到了國際上超導技術界廣泛支持和認可，這就說明其對未來的智能電網(wǎng)發(fā)展將做出巨大的貢獻。鑒于此，本文就主要分析了超導電力技術在未來智能電網(wǎng)中的應用，以研究其應用前景和發(fā)展方向。

1 超導電力技術的概述

對于超導電力技術，目前世界各國都非常重視該門技術，如美國前幾年提出的美國電網(wǎng)2030 計劃，在該計劃中將超導電力技術放在了重點的位置，并計劃利用該超導電力技術來構建美國的核心電網(wǎng)，此外，日本的新能源開發(fā)機構也認為目前大力的發(fā)展高溫超導電力技術將是在未來電力工業(yè)領域保持核心競爭力的重要手段。我國目前也尤其重視超導電力技術，清華大學、中國科學院研究所、華北電力大學等都對其開展了大力的研究，并取得了重大的成就，但是我國的超導電力技術和國際發(fā)達國家的超導電力技術仍然有一定的差距。超導電力技術涉及到了多個領域、多門學科和多個工業(yè)，其研究內(nèi)容多而復雜，其可以應用在多個硬件高溫超導基礎設備中，如輸電電纜、電動機、變壓器、限流器等。超導電力技術的應用不僅能夠提高電能的質(zhì)量和電網(wǎng)的容量，還能夠有效的保證線路供電的穩(wěn)定性和可靠性，這對于輸電電網(wǎng)的發(fā)展具有極其重要的作用，對未來的電力技術的發(fā)展、智能電網(wǎng)的結(jié)構等產(chǎn)生巨大的影響。

2 超導電力技術在未來智能電網(wǎng)中的應用分析

提高暫態(tài)穩(wěn)定性

智能電網(wǎng)自身所具備的自愈和自治的能力能夠極大的提高電網(wǎng)本身運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，未來的智能電網(wǎng)具有的能量流動雙向性，這就必須采用新的設備和技術來緩解或者消除電力系統(tǒng)自身造成的擾動，才能切實的滿足未來社會的需求，而運用超導儲能裝置，能夠為電力系統(tǒng)提供反應速度快、獨立輸出有功和無功的電源，從而提高整個電力系統(tǒng)的應急反應能力和應急調(diào)節(jié)能力，以增強系統(tǒng)的可控性和大擾動能力，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

提高小干擾穩(wěn)定性

我們知道如果在輸電系統(tǒng)中，能夠?qū)υ较薏糠诌M行實時的補償以及加強互聯(lián)系統(tǒng)中的電氣聯(lián)系，則能夠有效的提高系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性，而超導儲能系統(tǒng)就具有快速充電和放電的功能，其還能夠支持有功和無功功率，再利用阻尼控制器就能夠?qū)崿F(xiàn)補償線路中的功率，從而提高系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性；此外，超導電纜的使用能夠有效的增強互聯(lián)系統(tǒng)中的電氣聯(lián)系，這是由于超導電纜傳輸容量大、耗損低、靈活性高、無污染、阻抗小等特點，所以其是解決電能傳輸瓶頸的最佳選擇。

提高抗擊打能力

電網(wǎng)時常遭受到外部的打擊，如人為因素、自然因素、戰(zhàn)爭因素、恐怖主義因素等，這些外部打擊將會給電網(wǎng)帶來嚴重的損害，從而導致無法供電。智能電網(wǎng)防御是指電網(wǎng)抵御外部打擊的能力，提高電網(wǎng)抗擊打能力的目的是保證電網(wǎng)在遭受一定程度的外部打擊后仍然能夠穩(wěn)定的輸送電力，而提高電網(wǎng)的抗擊能力最重要的核心是保證負荷供電，中小型的超導儲能系統(tǒng)具有容量密度高、反應速度快等特點，能夠在緊急情況下作為備用電源，從而確保電網(wǎng)負荷供電。

提高電能質(zhì)量

提供高質(zhì)量的電能是電力企業(yè)最基本也是最核心的內(nèi)容，高質(zhì)量的電能才能切實的滿足社會各界的用電需求，是各個行業(yè)發(fā)展的前提和根本，所以提高電能的質(zhì)量是電力企業(yè)尤其重視的內(nèi)容。在配電層上，利用中小型超導儲能，能夠快速的調(diào)節(jié)有功和無功特性，從而改善功率因素、穩(wěn)定電網(wǎng)頻率、平衡電網(wǎng)次諧波振蕩等，從而提高電能的質(zhì)量；在輸電方面，通過利用大型超導儲能裝置，其能夠瞬時吸收以及釋放能量，防止出現(xiàn)頻率波動，以提高電能的質(zhì)量。

提高對再生能源包容性

可再生能源對于未來電網(wǎng)的發(fā)展尤為重要，對于再生能源的有效利用，同樣需要采用新的技術和新的設備，并讓其和大地網(wǎng)有效的聯(lián)結(jié)，再讓其和其它能源產(chǎn)生互動，以綜合的提高能源的利用效率。智能電網(wǎng)所具備的兼容特性能夠兼容各種類型的能源，而超導儲能系統(tǒng)能夠為智能電網(wǎng)提供高效的儲能備用，其還能夠為電網(wǎng)的運行提供保障，從而提高電網(wǎng)的可靠性和安全性，再者其同時也能夠提高可再生能源接入電網(wǎng)的比例，從而提高再生資源的利用效率。因此，超導儲能技術提高了可再生能源的包容性，在應用方面具有十分深遠的影響。

構建起集約型的電力系統(tǒng)

總體來說，智能電網(wǎng)的高效性主要反映在設備的利用率、線耗損、運營成本等方面，利用先進的技術的和設備綜合的提高智能電網(wǎng)的經(jīng)濟性，確保電力企業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展并為社會提供高質(zhì)量的服務。超導電纜具有結(jié)構緊湊、線耗低、無污染等特點，能夠在不增加電纜尺寸的前提下極大的提高傳輸功率，并且也能夠極大的降低整個網(wǎng)絡的耗損，其非常適合電纜安裝空間有限的大城市或者特殊場所的供電；超導電機、超導變壓器具有耗損低、密度高、面積小等特點，其適合安裝條件特別高的場所，通過運用超導技術和設備，能夠構建起集約型的電力系統(tǒng)，不僅能夠方便管理，最主要的是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時還能切實的滿足社會日益提高的用電需求。

3 超導電力技術在未來智能電網(wǎng)中的研究方向分析

超導電力裝置動力學建模

超導電力技術的運用需要電力裝置具有符合超導電力的特性，如快速反應動作特性、時間尺度特性等，所以和傳統(tǒng)元件較為類似的是動力學建模，超導電力裝置的動力學建模是分析整個電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和系統(tǒng)穩(wěn)定的前提和基礎。

超導電力系統(tǒng)控制和分級建模

超導電力技術的運用過程中應用了一些大功率的電力電子能量轉(zhuǎn)換和控制裝置等，使得超導電力系統(tǒng)的動態(tài)模型與行為都具有一定的特殊性，這就使得在系統(tǒng)級與裝置級上對電力系統(tǒng)的控制和建模都提出了更高的挑戰(zhàn)。

具有超導電力裝置的智能電網(wǎng)的建模

我們知道超導電力裝置的功能和特性都非常突出，使得其在運用過程中對運行的方式、運行的溫度、運行的電磁環(huán)境都極為的敏感，使得其在狀態(tài)的轉(zhuǎn)換上尤為快速，這和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的理論明顯有較大的出入，所以在未來還需要進一步的完善和擴展超導電力裝置理論體系才能夠符合超導電力技術在未來智能電網(wǎng)中的應用需求。

超導電力裝置和智能電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行

對于智能電網(wǎng)來說，超導電力裝置無疑是新裝置，對于超導電力裝置來說，智能電網(wǎng)無疑是一個陌生的新環(huán)境，所以來實現(xiàn)兩者統(tǒng)一協(xié)調(diào)的運行需要對電網(wǎng)的控制、保護、運行等方面做出較大的調(diào)整，才能完全的發(fā)揮著超導電力裝置的優(yōu)勢和特性，才能滿足未來的電網(wǎng)發(fā)展。

超導電力系統(tǒng)的智能控制

由于超導電力裝置在智能電網(wǎng)中的運用，使得對智能電網(wǎng)的互操作性、實時性、易用性等方面的控制提出更高的要求，如判斷與預測、故障快速檢測和處理、同步監(jiān)測和跟蹤等。

快速可控裝置智能協(xié)調(diào)控制

超導電力裝置的應用將會根本性的改變目前電力系統(tǒng)中快速可控元件大多數(shù)集中在電網(wǎng)端部節(jié)點負荷以及發(fā)電機的局面，超導電力裝置的使用使得在未來的智能電網(wǎng)中各個環(huán)節(jié)都有可能存在著快速可控元件，這就對電網(wǎng)中的各種快速可控裝置的協(xié)調(diào)控制提出更高的要求。

4 結(jié)束語

超導技術在未來的智能電網(wǎng)中將起著極其重要的作用，能夠提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電能質(zhì)量、提高抗外力擊打能力等。目前我國的超導技術研究和應用尚處于初級階段，還需要進一步的研究和完善，以為未來的智能電網(wǎng)建設奠定良好的基礎。