【摘要】本文從新能源的開(kāi)發(fā)、電力輸送、電能儲(chǔ)存等幾個(gè)方面介紹了電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，展望了未來(lái)電力系統(tǒng)的管理、如何提高發(fā)電機(jī)組的控制水平以及電能質(zhì)量的新趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)新能源電能儲(chǔ)存現(xiàn)場(chǎng)總線

前言

電力系統(tǒng)發(fā)展到今天其主要發(fā)展方向主要集中在，新能源的開(kāi)發(fā)、利用；提高電網(wǎng)傳輸、控制水平；提高發(fā)電機(jī)組的控制、管理水平等幾個(gè)方面。

1、新能源的開(kāi)發(fā)、利用

在對(duì)相關(guān)的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)國(guó)家的人均GDP與與人均的能耗是有著明顯的關(guān)聯(lián)的。在下個(gè)世紀(jì)的中葉，我國(guó)如果也想達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，就一定會(huì)出現(xiàn)人均用電水平增長(zhǎng)的問(wèn)題，人們對(duì)用電需求量越來(lái)越大，在我國(guó)相關(guān)部門的總體規(guī)劃中，在2050年時(shí)，我國(guó)的發(fā)電裝機(jī)應(yīng)不小于15千瓦，如果能采用傳統(tǒng)的火電機(jī)組為主的發(fā)電模式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，因此必須尋找新的發(fā)展對(duì)策。

1.1日趨嚴(yán)重的資源缺口

我國(guó)已取締石油發(fā)電，水電可發(fā)容量不足3.7億千瓦，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)煤碳仍是主要的一次能源，但燃煤生產(chǎn)的環(huán)境污染的治理是一個(gè)極為困難的問(wèn)題。此外。煤炭基地資源日益短缺是我國(guó)發(fā)展火電的又一重要制約因素。

1.2電網(wǎng)可靠性和電能質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)今電力系統(tǒng)發(fā)展有“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓”的特征。近以二十年的世界各國(guó)的經(jīng)驗(yàn)表明，這種趨勢(shì)不會(huì)再繼續(xù)下去。有研究表明，機(jī)組的單機(jī)容量和交流輸電電壓等級(jí)的發(fā)展已出現(xiàn)飽和趨勢(shì)，單機(jī)容量120MW和電壓等級(jí)800KV似已達(dá)到由電網(wǎng)可靠性決定的極限。盡管現(xiàn)代電網(wǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行技術(shù)近年取得了常足發(fā)展，但仍不能完全避免大電網(wǎng)的瓦解事故的發(fā)生。近幾年，世界上的大電網(wǎng)事故仍有發(fā)生，有時(shí)還造成了災(zāi)難性的后果。另一方面，隨著生活現(xiàn)代化的進(jìn)程，對(duì)電力供應(yīng)的可靠性要求日益提高。因此，輸電和配電系統(tǒng)的可靠性已成為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行電力系統(tǒng)應(yīng)考慮的首要因素。

電網(wǎng)發(fā)展的另一各重要趨勢(shì)是：獨(dú)立發(fā)電者（IPP）日益增多，在電力管理體制上進(jìn)行重大改革，在發(fā)電環(huán)節(jié)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，實(shí)施所謂“放松規(guī)制”（Dergulation），在電網(wǎng)管理方面實(shí)行所謂第三方介入（Third Part Access）等等。已成為一些國(guó)家的潮流，這就要求電網(wǎng)變的更加開(kāi)放和靈活。所以現(xiàn)代的電網(wǎng)要求“可靠、高效、靈活、開(kāi)放”。

1.3新型發(fā)電技術(shù)的重大突破

作為一個(gè)可再生能源的世紀(jì)，在新世紀(jì)開(kāi)始后，世界的新型發(fā)電技術(shù)和能源可再生技術(shù)都會(huì)有新的突破，并且工業(yè)應(yīng)用的規(guī)模也將顯著增長(zhǎng)。到達(dá)21世紀(jì)的中期時(shí)，如果能夠順利的實(shí)施可再生能源的發(fā)展策略，那么全球電力市場(chǎng)的60%以及燃料市場(chǎng)的40%都將是可再生能源。在研究是我們還發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、燃料電池發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、太陽(yáng)能與燃料電池相結(jié)合的發(fā)電技術(shù)（利用太陽(yáng)能從水中分解出氫氣利用氫氣燃燒發(fā)電，從而大幅度的提升電能的存儲(chǔ)功能，因此，其也將成為最具發(fā)展前景的發(fā)電方式。

2、交流輸電技術(shù)的新發(fā)展

作為上個(gè)世界80年代出現(xiàn)新型的發(fā)電技術(shù)，交流輸電技術(shù)的發(fā)展也是十分迅速的，并且這項(xiàng)技術(shù)在電力的輸送和分配方面都有著廣闊的發(fā)展前景，其能夠真正的實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，同時(shí)還能夠充分的利用現(xiàn)有的電網(wǎng)資源。

所謂“靈活的交流輸電技術(shù)”是指：采用大功率電子器件作為大功率高壓開(kāi)關(guān)，與其他電力設(shè)備組成FACTS設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)參數(shù)，如線路阻抗、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路的輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。

3、電能儲(chǔ)存技術(shù)

作為能夠?qū)崿F(xiàn)電能高效利用的主要途徑，除了抽水蓄能方式以外，儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池儲(chǔ)能技術(shù)也是實(shí)用的，蓄電池和GTO類的器件共同組成的交直流變換器是這項(xiàng)技術(shù)的核心部件。電池蓄能系統(tǒng)可以作為調(diào)頻和調(diào)峰的電源，同時(shí)也可以作為備用的電源，當(dāng)然也是可以作為安裝在居民家中的不間斷電源的?，F(xiàn)階段，全世界已有超過(guò)20個(gè)BESS在系統(tǒng)中投入運(yùn)行了，其核心技術(shù)為大幅度的提高蓄電池的儲(chǔ)能密度，這樣就降低了技術(shù)的投入成本，同時(shí)也延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。通常情況下，蓄電池儲(chǔ)能密度能夠達(dá)到100-200WH/KG，其總體的投入成本1000美元/KW，使用壽命在8-10的范圍內(nèi)?，F(xiàn)階段，我們已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)聚合物薄膜電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能（SMES）、鈉-硫電池、飛輪儲(chǔ)能（FWES）、鎳-鋅電池以及鋅-空氣電池等新型電池的研究工作，如果研究成功，那么就可以更好的提高電能的利用效率。

4、電能質(zhì)量控制技術(shù)

電能的高效利用最關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容就是向用戶提供質(zhì)量?jī)?yōu)異并且穩(wěn)定可靠的電能供應(yīng)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，這對(duì)電能的質(zhì)量以及供電的安全性和可靠性也提出了更高的要求。在各類企業(yè)中，大量的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和可編程控制器等技術(shù)，同時(shí)也采用了機(jī)器人、自動(dòng)生產(chǎn)線、變頻器等精密的加工設(shè)備，其對(duì)電能質(zhì)量也提出了很高的要求。當(dāng)電源出現(xiàn)波動(dòng)和受到干擾時(shí)，它們都會(huì)很敏感，一旦供電的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，那么就會(huì)降低產(chǎn)品的質(zhì)量，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

電網(wǎng)的擾動(dòng)和污染主要包括：電壓降落（VOLTTAGESAG），閃變（FLICKER）、脈沖（IMPULSE）、暫態(tài)升高（SWELL）、諧波（HARMONICS）以及斷電（QUTAGE）。

在全球電子電力技術(shù)發(fā)展十分迅速的大背景下，在配電系統(tǒng)中已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用到了電子電力設(shè)備，這對(duì)于做好電能的質(zhì)量控制工作是十分有利的。這幾年來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相繼提出了“用戶電力技術(shù)”的概念，也就是說(shuō)通過(guò)借助于電力電子技術(shù)來(lái)做好電能質(zhì)量的控制工作，并且保證供電的穩(wěn)定性和可靠性。現(xiàn)階段，已經(jīng)成功的開(kāi)發(fā)出適用于配電系統(tǒng)的電子電力裝置。

動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器也是一個(gè)重要的設(shè)備，在供電回路中的變壓器、變換器以及直流儲(chǔ)能電路共同組成了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。參考到所檢測(cè)到的電壓波形，變換器的控制系統(tǒng)是可以產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，從而保證合成電壓的穩(wěn)定性。不管是過(guò)電壓還是短時(shí)的電壓低落，這一設(shè)都可以保證負(fù)載電壓的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

5、發(fā)電企業(yè)控制、管理新趨勢(shì)

新型發(fā)電廠一般都配有MIS、SIS系統(tǒng)，所謂MIS系統(tǒng)，是一個(gè)由人、計(jì)算機(jī)及其他外圍設(shè)備等組成的能進(jìn)行信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護(hù)和使用的系統(tǒng)。SIS系統(tǒng)是，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)。SIS主要處理全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成廠級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理，廠級(jí)故障診斷和分析，廠級(jí)性能計(jì)算、分析和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷調(diào)度等。

5.1電廠MIS系統(tǒng)新的需求

在ERP的思想指導(dǎo)下，運(yùn)用可定義的工作流，對(duì)生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備運(yùn)行等原子的業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行規(guī)劃；采用合理的決策分析模型，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)成本、設(shè)備折舊、物資消耗、報(bào)價(jià)策略進(jìn)行分析，完成一個(gè)發(fā)電企業(yè)的信息化管理。此外，還需要通過(guò)信息安全技術(shù)，來(lái)保證電力市場(chǎng)中的對(duì)手不能了解到本企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況、發(fā)電成本、報(bào)價(jià)策略和報(bào)價(jià)信息等數(shù)據(jù)。

5.2SIS系統(tǒng)在電廠管理中的新趨勢(shì)

目前電廠SIS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有：監(jiān)視、指導(dǎo)機(jī)組的運(yùn)行、降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗、主機(jī)和主要輔機(jī)故障診斷、科學(xué)分配機(jī)組負(fù)荷、降低成本、提高效益。

6、結(jié)束語(yǔ)

以上的內(nèi)容只涉及電力系統(tǒng)技術(shù)近期發(fā)展的幾個(gè)方面，進(jìn)一步的、革命性的發(fā)展以及我國(guó)電力結(jié)構(gòu)的新變革就要發(fā)生，讓我們拭目以待。