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技術支撐全球能源互聯互通
來源:永利集团那個品牌好 發布時間:2018年10月07日
  目前,能源環境的挑戰已經是全球性議題。在現有的一次能源中,不可再生的化石能源所占比重過大,資源儲量緊張。而化石能源的大量開發和使用不僅導致資源緊張,也使得環境汙染和氣候變化等問題日益突出,嚴重威脅人類社會的生存發展。鑒於此,世界範圍內能源變革的需求變得尤為迫切。這就需要大力開發分布廣、潛力大的各種可再生能源,以保障能源長期穩定供應;通過轉變能源能源生產、配置和消費方式,大規模開發利用清潔能源,以優化能源結構,提高能源效率,改善生態環境,實現清潔發展。風能、太陽能、海洋能等清潔能源將成為主導能源,因此,作為這些清潔能源轉化形式的電能具有優質、清潔、高效的特性,將成為未來最重要的能源形式。
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而全球能源互聯網,正是聯接“一極一道”和各洲、各國大型能源基地及各類分布式電源,實現太陽能、風能、水能等能源在全球範圍內的互補、互濟的途徑和通道。構建全球能源互聯網,發展大規模可再生能源基地,相應的能源技術則不可或缺。特別是要高度關注柔性直流輸電、直流電網技術與裝備的創新和應用。

技術發展推動能源革命

太陽能加盟:在人類社會能源發展進程中,曆次能源革命都依賴於能源技術的重大突破。蒸汽機技術使得人類能源消費以如柴薪等為主的生物能源向煤炭為主的化石能源轉化,而內燃機和電力技術則促使能源消費迎來石油的大規模應用和電氣化浪潮。在由化石能源向清潔能源轉化的進程中,清潔能源技術也將成為必不可少的推動力量。

大力發展清潔能源,構建全球能源互聯網需要一些關鍵領域的技術突破。首先是大規模可再生能源基地開發技術,如柔性直流輸電、直流電網技術與裝備等;其次是超大容量、超遠距離電力傳輸技術,如特高壓直流輸電技術、特高壓交流輸電技術等;再次是電網智能信息通信與調度控製技術,如高速通信技術、大數據技術、信息技術等。同時,還需要有先進的發電、能量存儲與轉換技術,如相變和氫儲能、電熱氣轉換技術等。這裏要重點介紹可以靈活傳輸高比例可再生能源的柔性直流輸電技術。

太陽能加盟:柔性直流輸電技術是基於IGBT的新一代輸電技術。它通過改變電壓源換流器的輸出電壓相角和幅值,實現有功及無功的獨立、快速調節,是目前世界上可控性最高、適應性最好的輸電技術,在可再生能源並網、直流網絡構建、弱係統聯網、大型城市供電等場合具有明顯技術優勢。在可再生能源並網方麵,柔性直流輸電技術具有優異的故障穿越能力,輸送距離不受限且占地麵積小,是遠海風電並網的唯一選擇;在多端直流和直流電網構建方麵,則具有易於構建直流網絡的特性,能夠平抑發電側功率波動,並能多點受電和供電,具有靈活的功率和電壓控製;在弱係統聯網方麵,可以向無源負荷供電,其結構簡單緊湊,供電頻率和電壓靈活可調,不存在換相失敗的情況;在大型城市供電方麵,則具有供電半徑和容量大的特點,能夠動態調節有功和無功,具有電網黑啟動能力。此外,柔性直流輸電係統還可實現弱電網的受電和供電,輸電距離不受電纜充電功率限製,是實現遠海風電基地匯集與輸送的最佳技術手段。

太陽能加盟:經過多年的自主研發,我國現已全麵掌握柔性直流輸電基礎理論及工程關鍵技術。2011年7月,上海南匯柔性直流輸電示範工程正式投運。這是亞洲首條柔性直流輸電工程,應用於風電接入,可大幅度提高風電場故障穿越能力,被當做風電場並網的典型案例列入CIGRE(國際大電網會議組織)370導則。目前我國自主設計、研製的柔性直流輸電設備的電壓等級和輸電容量已達±320千伏/1000兆瓦,即將在廈門投入運行,居於世界領先地位;我國自主研發的柔性直流輸電高端裝備,已獲得歐洲市場認可。

此外,為了滿足全球能源互聯網中大規模可再生能源基地的開發與並網,需要更遠輸送距離、更高性能、更靈活可靠的電力傳輸手段。在超高電壓、超大容量柔性直流換流技術及裝備方麵,要盡快突破±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流輸電關鍵技術及裝備,實現更大容量、更遠距離、更高效率的大規模可再生能源基地並網。在基於架空線的柔性直流輸電技術方麵,要大力發展架空線應用場合下快速的直流故障清除和係統恢複技術,研發能夠清除直流故障電流、低損耗的新型換流器拓撲,並解決係統容量提升中存在的可靠性、經濟性優化技術等。

目前,世界範圍內正在加大遠距離聯網和清潔能源並網輸送等方麵技術的研發力度,並致力於各項技術的實踐。

在歐洲,為了將遠海的風電、歐洲北部的水電以及北非的太陽能接入電網,一個基於柔性直流技術的全新超級輸電網已經規劃並實施,用來實現大範圍可再生能源的優化配置。2013年歐洲輸電係統運營商聯盟(ENTSO-E)信息顯示,歐洲在未來10年內將建設20條以上的柔性直流工程,用於實現各個國家之間的互聯和可再生能源的並網互補。

太陽能加盟:以英國—挪威直流聯網工程為例,這項工程已經進入實質性建設。第一階段從2015年開始,計劃到2018年結束,將建設點對點兩端直流係統,具備多端直流的條件,這是聯接階段;第二階段計劃到2020年形成含區域性隔離開關的放射狀多端直流係統,並進入商業化階段;第三階段計劃到2022年通過區域性直流電網斷路器,聯接不同的直流終端;而第四階段計劃到2025年形成廣域直流電網。整個過程,技術的發展成為每個階段實現的有力支撐。

在我國,河北張家口地區也在規劃建設一個500千伏等級基於柔性直流的四端輸電網絡,最大換流容量達3000兆瓦、其他三個換流站換流容量為1500兆瓦,用來實現可再生能源的高效接納和大型城市的可靠供電。也就是說張家口地區的風電可以供應北京地區,有效緩解華北地區能源供應及環保壓力,計劃2018年建成投運。屆時,這將是世界上第一個真正意義上的高壓直流電網,具有劃時代的意義。

為進一步滿足全球能源互聯網中的大規模可再生能源基地的開發與並網,需要更遠輸送距離、更高性能以及更加靈活可靠的電力輸送手段。為此,需要大量的技術提升。

太陽能加盟:未來,超高電壓、超大容量柔性直流換流技術及裝備、基於架空線的柔性直流輸電技術、直流電網基礎理論與關鍵技術研究、更高電壓等級的直流斷路器、高壓直流變換器等新型直流裝備、新型電力電子器件技術等,都將成為形成全球範圍內電網互聯互通的技術關鍵。

總的來說,全球能源互聯網是解決人類可持續發展與能源需求矛盾的根本方案。要構建全球能源互聯網,實現能源變革,需要電網發展方式的變革。與此同時,傳統的電網技術和裝備也需要適應這一變革,進行升級換代,這不僅需要技術研發的投入,也需要相應元器件及設備的提升,這是整個產業鏈的一次提升,也是整個電力行業的變革。國家電網公司已在相關技術與裝備方麵開展了成功的探索和實踐,為構建全球能源互聯網奠定了堅實的基礎。技術裝備的不斷提升,必將為全球能源互聯網的構建提供更為有力的支撐。

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