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        試析高壓直流供電技術及其應用前景

        2017-12-12 19:56:12崔祎耿俊秋
        科技創(chuàng)新與應用 2017年34期
        關鍵詞:應用前景優(yōu)勢

        崔祎+耿俊秋

        摘 要:針對高壓直流供點技術及其應用前景,結合理論實踐,在簡要闡述高壓直流供電技術相關概述和優(yōu)勢的基礎上,分析了高壓直流供電技術的應用前景,最后通過深入分析,得出高壓直流供電技術對提高電力運行的穩(wěn)定性和安全性有重要意義的結論,希望對相關單位有些許參考價值。

        關鍵詞:高壓直流供電技術;優(yōu)勢;應用前景

        中圖分類號:TM721 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)34-0149-02

        引言

        我國是在1882年開始應用直流供電的方式來輸送電能,隨著我國科學技術的發(fā)展,直流供電技術取得了快速發(fā)展,本文基于高壓直流供電技術的優(yōu)勢,對其具體的應用前景做了如下分析。

        1 高壓直流供電技術相關概述

        一套完善的高壓直流供電系統(tǒng)主要由:換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流避雷器、控制保護設備等設備共同組成。在高壓直流供電系統(tǒng)中,只有在輸電階段為直流電,而用電系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)則仍然是交流電,當交流電經過換流變壓器升壓以后,再重新輸送到整流器當中。而整流器的主要部件是硅變流器,其主要功能是把高壓交流電轉變?yōu)楦邏褐绷麟姡缓笤俅屋斔偷较嚓P電力系統(tǒng)當中,然后進入逆變器當中,把在高壓直流電轉化為高壓交流電,然后再通過相關環(huán)路器進行降壓,然后輸送到相關設備當中。

        2 高壓直流供電技術的優(yōu)勢

        2.1 技術方面的優(yōu)勢

        2.1.1 大幅度提升了供電的可靠性和安全性

        在供電系統(tǒng)中,應用高壓直流供電技術的主要目的是提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)中組件大多數(shù)為串聯(lián)關系,單體可靠性遠低于單個組件的可靠性。而直流供電系統(tǒng)而言,系統(tǒng)中各個模塊通過并聯(lián)的方式相互連接,因此,不可靠性是各組件連乘結果,其總體可靠性遠遠大于單個組件的可靠性。無論是理論計算還是實際應用案例都表明,高壓直流供電系統(tǒng)的可靠性遠遠高于UPS系統(tǒng)。比如:某省與2012年引進高壓直流供電系統(tǒng),截止2016年底,一次電力系統(tǒng)癱瘓的故障也沒有發(fā)生。

        2.1.2 能耗比較低

        傳統(tǒng)UPS主機為在線雙邊換型,如果電力系統(tǒng)的負載超過50%以后,電能的轉化效率和開關電源基本一致。但是在具體應用過程,為保證UPS系統(tǒng)的可靠性和安全性,往往采用n+1(n=1、2、3、4)的運行方式,再加上諧波和波峰因數(shù)的影響,UPS很難滿足具體需求。很多UPS系統(tǒng)通常情況下,使用到中后期的才能達到設計負載率,而其轉換效率也只有75%~80%[1]。

        而直流電源供電技術在具體應用過程中,采用了模塊化結構,輸入負載可以進行適當調整,從而促使整流器模塊的負載率始終保持在較高的水平,其線損率往往在1.5%左右,大大降低了電量的損失率。

        2.1.3 大大改善了輸入參數(shù)

        通過大量測試發(fā)現(xiàn),UPS主機加裝12次濾波器以后,其輸入功率因數(shù)通常在0.8~0.9,最大時能達到0.95,電流諧波含量經常在7.6%左右。

        而高壓直流供電系統(tǒng)在具體應用過程中,如果系統(tǒng)處于額定工況下,開關整流器的輸入功率因數(shù)可以達到0.99,而電流諧波含量往往在5%以下。通過改善輸入參數(shù)可以大大降低前端設備的容量,也可以行之有效地降低補償電容的耐壓要求。

        2.2 建設投資

        大量實例表明,相比于UPS系統(tǒng),在電力系統(tǒng)中采用高壓直流供電技術能夠降低建設投資約35%~40%。采用高壓直流供電,不但可以實現(xiàn)電源系統(tǒng)的分期建設,同時相關設備和模塊也可以見分期建設。就建設投資折現(xiàn)率而言,高壓直流供電方案的投資節(jié)約率明顯高于UPS系統(tǒng)[2]。

        2.3 運維成本

        電力系統(tǒng)的運維成本包括兩個方面:一方面電費成本,另一方面是維修成本,在具體應用過程中雖然轉換率的提高,高壓直流供電系統(tǒng)能夠大大降低電費成本。同時高壓直流供電系統(tǒng)在具體應用過程中,采用了模塊化的結構,可以隨時進行替換,維修加個可以根據(jù)市場價格逐步調整。

        3 高壓直流供電技術的應用前景

        3.1 高壓直流技術的應用現(xiàn)狀

        高壓直流技術在具體應用過程中,有多種電壓可供選擇,但畢竟我國高壓直流供電技術的起步比較晚,在具體應用過程中,極度缺乏后端設備的保障。因此,供電電壓選擇時,就必須充分保證整個電力系統(tǒng)可以在不同模式下都可以運行,目前我國高壓直流供電的標稱電壓達成一致,比如:確定使用240V電壓等級。

        近年來,我國社會經濟快速發(fā)展,對供電電源的要求提出了更高的要求,高壓直流供電技術應運而生,但是在具體應用過程中,高壓直流電源的發(fā)展并不是非常順利,受到很多因素的制約。

        第一,缺乏有保障的后端設備的支持,雖熱很多試點中后端設備能夠滿足高壓直流供電的具體需求,但是此種電源標準并不是后端設備的標準電源,使得整個系統(tǒng)在具體應用過程中往往會存在較大風險,包括:技術風險,高壓直流供電的后端設備有很多,存在一些設備不支持高壓直流電源的問題,因此,在具體應用過程中,需要對相關的設備進行檢測,必須通過實際運行才能檢測出來,而此種檢測需要一定時間,也就是時候在檢測結果沒有出來之前,風險也就得不到有效解決。法律風險,如果高壓直流供電系統(tǒng)在改變合同約定的情況下進行運行,運營商就會處于不利的境地,面臨極大的風險考驗,導致電力的提供方和使用方都陷入法律糾紛當中[3]。

        第二,電源系統(tǒng)定型和定量的制約。發(fā)展至今,我國高壓直流供電技還沒有相應的技術標準進行支持,在具體應用過程中比較缺乏相關技術的引導,導致高壓直流供電產品仍然沒有最終定型。

        第三,配套器對高壓直流供電技術發(fā)展的制約。在高壓直流供電系統(tǒng)中,有很多比較罕見的器件,包括:熔斷器、斷路器等保護元件。這些元件對運行環(huán)境有很高的要求,如果處理不當勢必會對高壓直流供電技術的發(fā)展造成嚴重限制。endprint

        3.2 高壓直流供電技術應用的推進

        大量實例表明,影響高壓職工供電技術難以大規(guī)模應用因素有很多,最嚴重的原因在于缺乏后端設備高壓直流供電的標準化。但我國后端設備極度缺乏保障技術,特別是IT設備,大多數(shù)的IT設備被應用在互聯(lián)網行業(yè)、高新技術行業(yè)等新技術領域,在電力企業(yè)的應用還比較少,僅僅憑借通信行業(yè)很難有效退訂電源標準的改進,同時也要通過電視、廣播、網絡、雜志,宣傳高壓直流供電技術應用的重要性,提高社會各界人士對高壓直流供電認知度[4]。同時編制具有國家法律效應的技術標準,同時積極推動高壓直流供電的IT設備的應用。當后端設備能夠切實滿足高壓直流供電的需求以后,并大規(guī)模商用以后,電源系統(tǒng)的標準化的相關問題也就迎刃而解了。同時市場化也將進一步推動前端電源零部件的研發(fā)和生產,就可以行之有效地解決電源系統(tǒng)對高壓直流供電技術應用的限制。

        3.3 高壓直流供電技術的應用前景

        高壓直流供電技術在可靠性、安全性、節(jié)能性等方面比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)有非常大優(yōu)點,當后端設備的適應性、電源系統(tǒng)的定型與量產、配套器件等問題解決以后,高壓直流供電的相關技術一定會得到廣泛的運用。比如:寧東-山東直流輸電工程±660千伏在2011年2月28日投入使用,山東省的外送電能從350萬千瓦提升到了750萬千瓦,通過不完全統(tǒng)計,當±660千伏高壓直流供電工程落實以后,每年大約節(jié)約原煤1120萬噸,減少二氧化碳排放5.7萬噸,二氧化碳年排放量降低了1.2個百分點,對建立環(huán)境友好型社會奠定了良好基礎[5]。

        4 結束語

        綜上所述,高壓直流供電在電網互聯(lián)、長距離運輸?shù)确矫嬗蟹浅V匾淖饔?,目前我國電力資源主要表現(xiàn)為西電東送,南北互供的狀態(tài),通過科學合理的應用高壓直流供電技術充分提高電力運行的穩(wěn)定性和安全性。從中可以看出,隨著新技術和新能源的開發(fā)應用,高壓直流供電技術仍然有非常廣泛的前景。

        參考文獻:

        [1]陳偉鋒.240V高壓直流供電技術在通信行業(yè)的運用分析[J].通訊世界,2016(04):18-19.

        [2]王振中.高壓直流供電技術及其應用[J].現(xiàn)代電視技術,2016(02):96-99+70.

        [3]王國志.高壓直流供電技術及其應用前景[J].福建質量管理,2015(12):209.

        [4]焦金濤,李寶巖,楊博.我國高壓直流供電技術應用探析[J].通信電源技術,2015,32(01):64-66+70.

        [5]齊國富,田雨,杜玉剛,等.論240V高壓直流供電技術在油田信息機房中應用的可行性分析[J].中國管理信息化,2014,17(13):52-53.endprint

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