241、征文--智能电网前沿技术综述

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1、智能电网前沿技术综述宋晓芳，薛峰，李威，孟昭军，常康，李峰，黄杰，谢东亮（国网电力科学研究院，江苏省南京市210003）摘要：本文从电力系统的发、输、变、配、用电和调度六个方面，介绍了一些对智能电网发展及其特征展现具有典型意义的前沿技术，并对各种技术的研究现状和应用前景进行了简单评述。关键词：智能电网；智能调度；核聚变发电；基于电压源换流器的高压直流输电；智能机器人巡检系统；配电网柔性输电；用电监控技术-6-1引言在2009年5月的“2009特高压输电技术国际会议”上，中国国家电网公司正式提出了坚强智能电网概念，即以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控

2、制为手段，包括发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。智能电网作为未来电网发展的愿景，对科学技术的发展具有指导和引领作用，同时智能电网的发展和实现也取决于其中关键前沿技术的突破和应用。本文从电力系统的发、输、变、配、用电和调度六个方面，介绍了一些对智能电网发展及其特征展现具有典型意义的前沿技术，并对其研究现状和应用前景进行了简单评述。2发电领域前沿技术[1-5]随着新能源的开发和科学技术的进步，各种新型发电技术层出不穷，如风能发电、核

3、聚变发电、太阳能光伏发电、海洋能发电、生物质能发电、燃料电池发电、海水抽水蓄能发电、煤炭气化复合发电、太阳能热气流发电、太空太阳能发电、高空风力发电等，这里只介绍其中几种。2.1核聚变发电核能发电分为裂变能和聚变能两种。与核裂变正好相反，核聚变是氢元素发生原子核互相聚合作用伴随着能量释放的核反应过程。目前人类能和平利用的只有裂变能，可控聚变能实用技术还在研究中。2.2海洋能发电海洋能通常是指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要是通过波浪、海流、潮汐、盐度差、温度差等方式，以动能、位能、物理化学能等形式通过海水自身呈现出来。目前除了潮汐能发电技术已经基本成熟，有可

4、能进行规模化开发利用外，其他海洋能发电技术还没有达到实际利用的技术要求，还有许多工程技术问题需要解决。2.3生物质能发电生物质燃烧发电是将生物质替代化石燃料在锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，生成的高温高压蒸汽在燃气轮机中膨胀做功产生电能。-6-目前生物质能发电技术主要包括：直燃发电技术、气化发电技术、沼气发电技术。开发生物质能发电技术既可降低对化石能源的依赖，又可保护生态环境，发展前景十分广阔。2.4高空风力发电高空风是一种广泛、相对可靠且潜力巨大的能源。目前高空风力发电主要有两种构架方式：第一种是在空中建造发电站，在高空发电，然后通过电缆输送到

5、地面；第二种类似放“风筝”，通过拉伸产生机械能，再由发电机转换为电能。高空风力发电项目在国内外仅停留在试验阶段，还面临诸多技术难题。2.5小结目前，除了风能发电、核裂变发电和太阳能光伏发电技术已经逐步走向实用化，其他新型发电技术还停留在实验和研究阶段，无法大规模使用。3输电领域前沿技术[6-8]输电领域的新技术主要有新型直流输电、半波长交流输电、分频交流输电、多相输电、无线输电和光纤输电等。3.1新型直流输电新型直流输电技术包括基于电压源换流器的高压直流输电、多端直流输电和采用电容换相换流器的直流输电。基于电压源换流器的高压直流（VoltageSourceCon

6、verterbasedHighVoltageDirectCurrent,VSC-HVDC）输电系统采用了由具备自关断能力的绝缘栅双极晶体管器件构成的电压源换流器。这种输电方式对无功的需要大幅度减少，并且能够动态补偿交流母线的无功功率，解决了向弱交流系统以及无电源的负荷区的送电问题。多端直流（Multi-TerminalHighVoltageDirectCurrent，MTDC）输电系统是指含有多个整流站或多个逆变站的直流输电系统，主要应用于由多个能源基地输送电能到远方的多个负荷中心和几个孤立的交流系统之间利用直流输电线路实现联网等。采用电容换相换流器（Capac

7、itorCommutatedConverter,CCC）的直流输电技术是指在常规高压直流输电的换流变压器二次侧串联一组电容器，用来补偿换流器的无功消耗。这种输电技术提高了高压直流输电运行的稳定性，且无需大容量的无功补偿装置，在远距离输电和受端系统较弱的情况下，有望取代常规高压直流输电得到广泛应用。3.2无线输电所谓无线输电（WirelessPowerTransmission,WPT），就是用微波源或激光器把直流电转变为微波或激光，然后由天线发射出去；大功率的电磁射束通过自由空间后被接收天线收集，经微波或激光整流器后重新转变为直流电。它的实质就是用微波束或激光束来

8、代替输电导线，通过自由空