新型輸電技術(shù)

1、新型輸電技術(shù) 主要內(nèi)容2無線輸電技術(shù)3高壓直流輸電技術(shù)4柔性交流輸電技術(shù)1新型輸電技術(shù)簡介一、 新型輸電技術(shù)簡介能源基地與用電負(fù)荷中心的地理分布不均衡；城鎮(zhèn)集中化、工業(yè)中心建設(shè)快速發(fā)展；出于降低損耗、安全高效、環(huán)境保護(hù)的考慮，新能源技術(shù)不斷進(jìn)步。以上因素為新型輸電技術(shù)的理論研究與工程應(yīng)用提供了機(jī)遇和動力。主要的新型輸電技術(shù)緊湊型線路技術(shù)同塔多回輸電技術(shù)大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)耐熱導(dǎo)線輸電技術(shù)高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)高壓直流輸電技術(shù)柔性交流輸電技術(shù)無線輸電技術(shù)二、 無線輸電技術(shù)1. 無線輸電的簡介主要內(nèi)容2. 無線輸電的原理3.無線輸電的應(yīng)用4. 無線輸電的優(yōu)缺點1 無線輸電的簡介無線輸電無線電通訊發(fā)射與接收

2、技術(shù)無本質(zhì)區(qū)別傳輸能量能量上的信息（1）什么是無線輸電技術(shù) ？電能以電磁波形式發(fā)射距離短，傳輸效率低電能以微波或激光形式遠(yuǎn)程傳輸方向性強(qiáng)，能量集中電能以非輻射型諧振“磁耦合”中程傳輸輻射小，傳輸距離遠(yuǎn)、效率高（2）無線輸電技術(shù)的形式1 無線輸電的簡介當(dāng)你在圖書館，筆記本電腦沒有電了，公共插座都被別人占用當(dāng)你站在宿舍里看到亂成一團(tuán)的電線21世紀(jì)，手機(jī)、電腦已經(jīng)成為生活不可或缺的一部分如果有無線供電該多好?。?）為什么我們需要無線輸電？1 無線輸電的簡介v 尼古拉尼古拉特斯拉特斯拉1891年提出無線輸電方法低頻高壓電流高頻電流空氣輸電省卻輸電線纜成本免去電阻損耗1904年興建了特斯拉電塔失敗輻射模

3、式進(jìn)行，能量浪費太大，傳輸效率低（4）無線輸電技術(shù)的發(fā)展1 無線輸電的簡介v 美國麻省理工學(xué)院物理學(xué)家馬林紹利亞契奇 v MIT WiTricity研究團(tuán)隊2006年11月發(fā)起一項代號為WiTricity的研究計劃 2008年成功地把一盞距發(fā)射器2.13米開外的60瓦電燈點亮 1 無線輸電的簡介2009年，全球科技、娛樂及設(shè)計（TED Global）大會上，美國無線電力現(xiàn)場為一部谷歌G1手機(jī)和iPhone隔空充電，并開啟了一臺沒有接電線的電視機(jī)v 美國無線電力v 海爾2010年1月，海爾在第四十三屆國際消費類電子產(chǎn)品展覽會(CES展)上推出全球首臺“無尾電視”1 無線輸電的簡介1)輸電線中的電

4、能傳入用銅制造的天線中2)天線以10MHz的頻率振動，產(chǎn)生電磁波3)天線發(fā)出的能量傳播到2米(6.5英尺)外4)同樣以10MHz的頻率震動的接收線圈，能量充入設(shè)備中5)沒有轉(zhuǎn)換成能接收的能量不會被線圈重新吸收。不能產(chǎn)生10MHz共振的人和其他物體不會對它產(chǎn)生干擾2 無線輸電的原理系統(tǒng)運作方式第一個線圈放置在家用電源的接線盒內(nèi)，而后嵌入墻壁或房頂?shù)诙€線圈安裝在電視機(jī)或電腦等裝置內(nèi)輻射能量接收能量能量傳遞只要讓電磁能發(fā)射器同接收設(shè)備在相同頻率上產(chǎn)生共振，它們之間就可以進(jìn)行能量互換 2 無線輸電的原理為移動電子設(shè)備充電：手機(jī)、筆記本電腦（不影響使用，隨時隨地的充電）為固定電子設(shè)備提供電能（不需要繁

5、雜的線路）消費電子產(chǎn)品3 無線輸電的應(yīng)用為電動汽車充電取代有線，直接進(jìn)行無線能量傳輸3 無線輸電的應(yīng)用v 偏遠(yuǎn)或危險地區(qū)的電能輸送偏遠(yuǎn)或危險地區(qū)的電能輸送v 太陽能電站、風(fēng)力電站的電太陽能電站、風(fēng)力電站的電能輸出能輸出v 從太空向地面?zhèn)鬏斈芰繌奶障虻孛鎮(zhèn)鬏斈芰? 無線輸電的應(yīng)用為植入的醫(yī)療設(shè)備充電，如心臟起搏器為軍用設(shè)備充電，如可回收探測器、機(jī)器人、飛行器智能卡的無線充電機(jī)器人等設(shè)備的無線充電其它應(yīng)用3 無線輸電的應(yīng)用u 無需繁雜的連線u 減少輸電成本u 減少能量消耗u 能量損失小u 對人體健康的影響小u 比電磁感應(yīng)更高效u 成本低4 無線輸電的優(yōu)缺點優(yōu)點：u傳輸距離短u能量效率較低，目前僅

6、約為40%u能量傳輸和接受端的電磁共振頻率必須精確相同u容易受到鐵磁性物質(zhì)的干擾u 增大發(fā)射器和接收器的接收效率u 較大的電器也能無線供電u 擴(kuò)大供電距離進(jìn)一步深入研究方向缺點：4 無線輸電的優(yōu)缺點三、 高壓直流輸電技術(shù)1. 直流輸電的基本原理主要內(nèi)容2. 直流輸電的分類3. 高壓直流輸電的發(fā)展4. 高壓直流輸電的優(yōu)缺點1 直流輸電的基本原理HVDC系統(tǒng)的主要元件如下圖所示，以雙極系統(tǒng)為例，其它結(jié)構(gòu)的元件與該圖所示基本類同。2 直流輸電的分類由于目前各種類型的直流斷路器技術(shù)有限，致使直流輸電系統(tǒng)還不能像交流系統(tǒng)一樣構(gòu)成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，所以目前直流輸電大多是兩端供電系統(tǒng)。（1）單極線路方式用一根

7、架空導(dǎo)線或電纜線，以大地或海水作為返回線路組成的直流輸電系統(tǒng)。2 直流輸電的分類（2）雙極線路方式 雙極線路方式有兩根不同極性（即正、負(fù)極）的導(dǎo)線，可具有大地回路或中性線回路。雙極兩線中性點兩端接地方式雙極兩線中性點單端接地方式C雙極中性線方式D “背靠背”( back-to-back ）換流方式；沒有直流輸電線路，而將整流站和逆變站建在一起的直流系統(tǒng)稱為“背靠背”換流站。3 高壓直流輸電的發(fā)展 1989年，我國自行研制的舟山直流輸電工程(100kV，100MW，54km)投入運行；葛洲壩上海(葛上線)是我國的第一個高壓直流輸電工程（500kV，1200MW，1064km）1990年投運。 3

8、 高壓直流輸電的發(fā)展90年代末，開始建設(shè)三廣直流工程、三峽常州直流工程和貴廣直流工程。三廣直流工程于2004年投運；三常直流工程（ 500kV，3000MW， 962km ）于2004年5月投入運行。三廣直流工程 惠州換流閥3 高壓直流輸電的發(fā)展云南廣東800kV直流輸電工程，額定容量5000MW，2010年實現(xiàn)雙極投運。向家壩-上海800千伏特高壓直流輸電示范工程起于四川復(fù)龍換流站，止于上海奉賢換流站。額定輸送功率640萬千瓦，最大輸送功率700萬千瓦；直流輸電線路途經(jīng)八省市，全長約2000公里。特高壓直流示范工程高壓閥廳500kVGIS交流濾波器組低壓閥廳高端換流變戶外直流場主控樓低端換流

9、變高壓閥廳直流濾波器本期建設(shè)規(guī)模：換流變壓器28臺，每臺32.1萬千伏安；交流濾波器及無功補(bǔ)償裝置4組，總?cè)萘?08萬千乏；500kV出線9回，備用1回，采用GIS設(shè)備高壓閥廳低壓閥廳交流濾波器組500kVGIS平波電抗器直流濾波器高端換流變低端換流變主控樓備用換流變站用變本期建設(shè)規(guī)模：換流變壓器28臺，每臺29.7萬千伏安；交流濾波器及無功補(bǔ)償裝置4組，總?cè)萘?90萬千乏；500kV出線3回，采用GIS設(shè)備；近期將開工的直流工程：（1）呼盟遼寧直流工程：這是我國第八個長距離、大容量高壓直流輸電工程。額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA，通過此工程，內(nèi)蒙地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東

10、北工業(yè)基地。（2）寧東山東直流工程：這將是是我國第九個長距離、大容量高壓直流輸電工程。此工程額定直流電壓為500kV，通過此工程，西北地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東部工業(yè)基地。（3）葛滬直流工程：這是我國第十個長距離、大容量高壓直流輸電工程，額定直流電壓為 500kV，直流線路西起湖北宜昌荊門換流站、東至上海滬西換流站，全長約976km。（4）寶雞德陽直流工程：這是我國第十一個長距離、大容量高壓直流輸電工程，額定直流電壓為500kV，直流線路北起陜西寶雞、南至四川德陽，全長約550km。水火互濟(jì)作用明顯。（5）靈寶直流背靠背2期工程：這是我國第四個高壓直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程。擴(kuò)大西北電網(wǎng)和華中電

11、網(wǎng)功率交換的能力。（6）錦屏蘇南工程：這是我國第三個長距離、大容量特高壓直流輸電工程。也是第十一個西電東送的高壓直流輸電工程。3 高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展東北西藏西北華北南方華中華東臺灣近期開工的直流輸電工程錦屏蘇南靈寶2寶雞德陽呼遼寧東山東葛滬4 高壓直流輸電技術(shù)的優(yōu)缺點高壓直流輸電技術(shù)的優(yōu)點輸送相同功率時，線路造價低。線路有功損耗小適宜于海下輸電沒有系統(tǒng)的穩(wěn)定問題調(diào)節(jié)速度快，運行可靠能限制系統(tǒng)的短路電流4 高壓直流輸電技術(shù)的優(yōu)缺點高壓直流輸電技術(shù)的缺點換流站的設(shè)備較昂貴換流裝置要消耗大量的無功功率換流裝置是一個諧波源，在運行中要產(chǎn)生諧波，影響系統(tǒng)的運行。換流裝置幾乎沒有過載能力，所以對直流系

12、統(tǒng)的運行不利由于目前高壓直流斷路器還處于研制階段，所以阻礙了多端直流系統(tǒng)的發(fā)展。以大地作為回路的直流系統(tǒng)，運行時會對沿途的金屬構(gòu)件和管道有腐蝕作用，以海水作為回路時，會對航海導(dǎo)航儀表造成影響。四、 柔性交流輸電技術(shù)1. 柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）定義主要內(nèi)容2. FACTS在智能電網(wǎng)中的重要性3. FACTS發(fā)展歷程4. FACTS的控制類型分類1 FACTS的定義FACTS定義：柔性交流輸電技術(shù)就是采用電力電子設(shè)備裝置，對電力系統(tǒng) 中的電壓、電流等特征分量按需進(jìn)行動態(tài)控制。FACTS在智能電網(wǎng)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，有效改善了電網(wǎng)的運行工況和供電質(zhì)量，在很大程度上大力推進(jìn)了智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展。

13、柔性交流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)中起到調(diào)節(jié)、 控制的作用， 改善了智能電網(wǎng)的輸電環(huán)境，同時提高了交流電的質(zhì)量，降低了智能電網(wǎng)中的消耗。2 FACTS在智能電網(wǎng)中的重要性現(xiàn)代智能電網(wǎng)在建設(shè)的過程中，存在很多不穩(wěn)定的因素，而柔性交流輸電技術(shù)，能夠最大程度的控制智能電網(wǎng)中的不穩(wěn)定因素，把控電網(wǎng)系統(tǒng)的功率控制，有效利用交流電的電能資源，消除了智能電網(wǎng)中的電能損耗，最主要的是提供高質(zhì)量的交流電。 500kV、220kV 智能電網(wǎng)中柔性交流輸電技術(shù)使用前后效益對比：2 FACTS在智能電網(wǎng)中的重要性3 FACTS的發(fā)展歷程柔性交流輸電技術(shù) （FACTS ） 自上世紀(jì) 80 年代開始提出到現(xiàn)在， 經(jīng)過多年的不斷發(fā)

14、展和革新， 特別是微處理技術(shù)、 電子技術(shù)、 控制技術(shù)的深入應(yīng)用， 已使得柔性交流輸電技術(shù)的穩(wěn)定性和可控性獲得了進(jìn)一步增強(qiáng)， 也逐步實現(xiàn)了在電力高壓輸變電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。第一代： 靜 止 無 功 補(bǔ)償 裝 置（SVC ）的應(yīng)用在早期的輸電控制系統(tǒng)中， 常常采用以晶閘管為開關(guān)控制的電容器和電抗器， 來實現(xiàn)對動態(tài)電壓的支持和控制， 如，通過一系列電容器組的串接來實現(xiàn)對線路阻抗的控制， 從而提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 第二代： 靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM） 的應(yīng)用在第一代 SVC 系統(tǒng)裝置的基礎(chǔ)上， 通過引入門極可關(guān)斷設(shè)備， 來實現(xiàn)了對整個輸電中電壓和功率的控制， 降低了系統(tǒng)成本， 對系統(tǒng)性能上實現(xiàn)了有效的提高。 2 FACTS的發(fā)展歷程第三代： UPFC 統(tǒng)一潮流控制器的應(yīng)用如將靜止無功發(fā)生器STATCOM 裝置和靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器 SSSC組合成統(tǒng)一潮流控制器 UPFC ，既可以實現(xiàn)對整個電力線路的阻抗控制，還能夠?qū)碜噪妷夯蚬堑挠泄蜔o功潮流