電力系統(tǒng)前沿技術

電力系統(tǒng)前沿技術匯報人：AA2024-01-20電力系統(tǒng)概述與發(fā)展趨勢智能電網(wǎng)關鍵技術及應用清潔能源并網(wǎng)與儲能技術微電網(wǎng)建設及運營管理策略柔性交流輸電（FACTS）裝置研究高壓直流輸電（HVDC）技術創(chuàng)新總結與展望contents目錄電力系統(tǒng)概述與發(fā)展趨勢01CATALOGUE

電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)的定義由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的主要組成部分包括發(fā)電機、變壓器、輸電線路、配電裝置及用電設備等。電力系統(tǒng)的基本功能實現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用，滿足社會生產(chǎn)和生活的用電需求。123國內(nèi)電力系統(tǒng)規(guī)模龐大，結構復雜，而國外一些發(fā)達國家電力系統(tǒng)則相對成熟，實現(xiàn)了較高程度的互聯(lián)和智能化。國內(nèi)外電力系統(tǒng)規(guī)模與結構差異國內(nèi)電力系統(tǒng)在特高壓輸電、智能電網(wǎng)等領域取得了重要突破，但整體技術水平與發(fā)達國家仍存在一定差距。國內(nèi)外電力系統(tǒng)技術發(fā)展水平國內(nèi)電力系統(tǒng)實行國家統(tǒng)一管理和調(diào)度，而國外則多采用分散管理和市場化運營的模式。國內(nèi)外電力系統(tǒng)管理體制比較國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀對比新能源與可再生能源的廣泛應用隨著環(huán)保意識的提高和技術的進步，新能源和可再生能源將在電力系統(tǒng)中占據(jù)越來越重要的地位。智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)等技術的不斷發(fā)展將推動電力系統(tǒng)的智能化水平不斷提高，實現(xiàn)更高效、安全和可靠的運行。電力市場的逐步開放和引入競爭機制將促進電力系統(tǒng)的優(yōu)化資源配置和提高運行效率。隨著電池儲能、壓縮空氣儲能等技術的不斷突破，電力儲能將在電力系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用，提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展電力市場的開放與競爭電力儲能技術的突破與應用未來發(fā)展趨勢預測智能電網(wǎng)關鍵技術及應用02CATALOGUE智能電網(wǎng)是運用先進的信息、通信和控制技術，對電力系統(tǒng)進行智能化改造，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的高效、安全、經(jīng)濟、環(huán)保等目標。定義自愈能力、高可靠性、經(jīng)濟高效、用戶友好、兼容性強。特點智能電網(wǎng)定義與特點通過高精度傳感器和智能電表等設備，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。先進的傳感與測量技術運用高速通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)電網(wǎng)各環(huán)節(jié)之間的信息交互和協(xié)同控制，提高電網(wǎng)運行效率。信息通信技術基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，為電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃等提供決策支持。高級分析與決策技術通過分布式能源和微電網(wǎng)的接入，提高電網(wǎng)的可再生能源利用率和供電可靠性。分布式能源與微電網(wǎng)技術關鍵技術分析案例一01某地區(qū)智能電網(wǎng)示范項目，通過運用先進的傳感與測量技術、信息通信技術等，實現(xiàn)了對該地區(qū)電網(wǎng)的實時監(jiān)測和智能調(diào)度，提高了電網(wǎng)運行效率和供電可靠性。案例二02某大型城市智能電網(wǎng)建設項目，通過引入高級分析與決策技術，對城市電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，為城市電力規(guī)劃提供了有力支持。案例三03某偏遠地區(qū)微電網(wǎng)建設項目，通過運用分布式能源和微電網(wǎng)技術，實現(xiàn)了對該地區(qū)電力供應的自給自足，提高了當?shù)鼐用竦挠秒娰|(zhì)量和生活水平。應用案例分享清潔能源并網(wǎng)與儲能技術03CATALOGUE隨著全球?qū)稍偕茉吹闹匾?，清潔能源在電力系統(tǒng)中的占比逐漸增加，如風能、太陽能等。清潔能源占比增加并網(wǎng)技術挑戰(zhàn)政策支持與推動清潔能源的波動性、間歇性等特性對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)，需要研究先進的并網(wǎng)技術。各國政府出臺相關政策，推動清潔能源的發(fā)展和應用，為并網(wǎng)技術的研究提供了政策保障。030201清潔能源并網(wǎng)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)儲能技術通過將能量轉(zhuǎn)化為其他形式進行存儲，并在需要時釋放能量，以平衡電力系統(tǒng)的供需關系。儲能技術原理根據(jù)儲能介質(zhì)和原理的不同，儲能技術可分為機械儲能、電化學儲能、電磁儲能等。儲能技術分類不同的儲能技術具有不同的特點，如機械儲能具有規(guī)模大、壽命長的優(yōu)點，電化學儲能具有響應速度快、能量密度高的優(yōu)點等。各類儲能技術的特點儲能技術原理及分類促進可再生能源消納儲能技術可以在清潔能源發(fā)電高峰期吸收多余電能，在用電高峰期釋放電能，從而促進可再生能源的消納。實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)清潔能源并網(wǎng)與儲能技術的融合應用是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵環(huán)節(jié)之一，可以推動能源系統(tǒng)的智能化、互聯(lián)化發(fā)展。提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性通過清潔能源并網(wǎng)與儲能技術的融合應用，可以平抑清潔能源的波動性和間歇性，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。清潔能源并網(wǎng)與儲能融合應用微電網(wǎng)建設及運營管理策略04CATALOGUE微電網(wǎng)是一種由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理。微電網(wǎng)具有提高供電可靠性、降低線損、提高能源利用效率、促進可再生能源消納、提升電網(wǎng)智能化水平等優(yōu)勢。微電網(wǎng)概念及優(yōu)勢分析優(yōu)勢分析微電網(wǎng)定義根據(jù)地區(qū)資源條件、負荷特性、電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，制定微電網(wǎng)建設目標、布局和時序，明確電源類型、電壓等級和接入方式等。建設規(guī)劃遵循分層分區(qū)、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)、多能互補等原則，進行微電網(wǎng)拓撲結構設計、設備選型與配置、控制策略制定等。設計方法建設規(guī)劃與設計方法探討運營管理策略制定明確微電網(wǎng)運營主體及其職責，包括設備管理、運行維護、調(diào)度控制、市場交易等。管理策略制定微電網(wǎng)運行管理規(guī)章制度，包括并網(wǎng)管理、調(diào)度管理、安全管理、檢修管理等，確保微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。市場機制探索建立適應微電網(wǎng)發(fā)展的市場機制，包括分布式電源參與電力市場交易、儲能系統(tǒng)參與輔助服務市場等，促進微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和可持續(xù)發(fā)展。運營主體柔性交流輸電（FACTS）裝置研究05CATALOGUE柔性交流輸電技術（FACTS）是一種基于電力電子技術的先進輸電技術，通過控制電力系統(tǒng)的參數(shù)，實現(xiàn)對交流輸電系統(tǒng)的靈活、快速、連續(xù)控制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。FACTS裝置通過改變輸電線路的阻抗、電壓和相位等參數(shù)，實現(xiàn)對有功和無功功率的靈活控制，從而優(yōu)化電力系統(tǒng)的潮流分布，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力。柔性交流輸電裝置原理簡介靜止無功補償器（SVC）通過控制晶閘管的導通角，改變接入系統(tǒng)的等效電抗或電納，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。靜止同步補償器（STATCOM）采用自換相的電壓源型變流器，通過控制變流器的輸出電壓幅值和相位，實現(xiàn)對系統(tǒng)無功功率的快速、連續(xù)調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）是一種功能最強大、特性最優(yōu)越的FACTS裝置，通過控制兩個共用一個直流側電容的電壓源型變流器，實現(xiàn)對輸電線路有功和無功功率的獨立控制，從而優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電能力。主要設備類型及其功能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性FACTS裝置可以快速、連續(xù)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功和無功功率，優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布，降低線路過載和電壓波動等問題，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。擴大系統(tǒng)輸電能力FACTS裝置可以改變輸電線路的參數(shù)，提高線路的輸電能力，從而擴大系統(tǒng)的輸電能力。提高新能源消納能力隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性面臨嚴峻挑戰(zhàn)。FACTS裝置可以實現(xiàn)對新能源并網(wǎng)點的有功和無功功率的靈活控制，提高新能源的消納能力。提高輸電效率通過優(yōu)化系統(tǒng)潮流分布，F(xiàn)ACTS裝置可以降低線路損耗和變壓器損耗，提高輸電效率。在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和效率方面應用高壓直流輸電（HVDC）技術創(chuàng)新06CATALOGUE原理高壓直流輸電（HVDC）是利用換流站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過高壓直流輸電線路進行傳輸，最后在接收端再通過換流站將直流電轉(zhuǎn)換回交流電的過程。特點與交流輸電相比，高壓直流輸電具有線路造價低、損耗小、輸送容量大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。同時，直流輸電可以實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。高壓直流輸電原理及特點設備配置換流站是實現(xiàn)交流電和直流電轉(zhuǎn)換的關鍵設備，主要包括換流器、平波電抗器、濾波器、無功補償裝置等。其中，換流器是核心設備，可采用晶閘管換流器或全控型器件換流器。調(diào)試方法換流站的調(diào)試包括單系統(tǒng)調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試兩個階段。單系統(tǒng)調(diào)試主要是對各個設備進行單獨測試和調(diào)整，確保設備正常運行；聯(lián)合調(diào)試則是對整個換流站系統(tǒng)進行整體測試和調(diào)整，確保系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行。換流站設備配置和調(diào)試方法遠距離傳輸高壓直流輸電在遠距離傳輸方面具有顯著優(yōu)勢，因為直流電的傳輸損耗小，且不受交流系統(tǒng)同步穩(wěn)定性的限制，可以實現(xiàn)長距離、大容量的電力傳輸。大容量傳輸高壓直流輸電的輸送容量大，可以滿足大規(guī)模電力傳輸?shù)男枨蟆Ｍ瑫r，直流輸電系統(tǒng)的過載能力強，可以在短時間內(nèi)承受較大的過載電流，提高了系統(tǒng)的可靠性。異步聯(lián)網(wǎng)高壓直流輸電可以實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，即不同頻率或不同相位的交流系統(tǒng)可以通過直流輸電互聯(lián)起來，提高了電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。這對于跨國或跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)互聯(lián)具有重要意義。在遠距離大容量傳輸中優(yōu)勢體現(xiàn)總結與展望07CATALOGUE隨著可再生能源的大規(guī)模開發(fā)和利用，如何將其有效地接入電力系統(tǒng)并實現(xiàn)穩(wěn)定運行，是當前面臨的重要問題。新能源并網(wǎng)問題隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大和復雜性的增加，如何保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，防止大面積停電等事故的發(fā)生，是亟待解決的問題。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行電力市場改革是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一，如何打破壟斷、引入競爭、優(yōu)化資源配置，是電力市場改革面臨的挑戰(zhàn)。電力市場改革當前存在問題和挑戰(zhàn)電力電子技術電力電子技術是實現(xiàn)電力系統(tǒng)高效、靈活運行的關鍵技術之一，未來將得到更廣泛的應用，提高電力系統(tǒng)