未來智能電網中超導電力技術研究論文

2021-04-16 論文

　　摘要：隨著社會經濟的不斷發展，電力企業的發展也極為迅速，尤其是智能電網的發展更是取得了很大的成績，為我國電力企業的發展創造出更多的機會。但是，智能電網的發展不能滿于現狀，應充分結合先進的超導電力技術不斷提升其綜合技術，促進智能電網系統的可持續發展。

　　關鍵詞：超導電力技術；智能電網；應用

　　隨著電力技術的不斷發展，智能電網已逐漸成為電力企業的重要組成部分。在近幾年，電力企業也不斷地嘗試應用新技術、新設備、新科技，其中超導電力技術對智能電網的輔助效果最為明顯，不僅能夠優化智能電網的運行效率，更能提升電力系統運行的安全性和穩定性。

　　1超導電力技術

　　從理論上來講，超導電力技術就是利用超導體的特殊物理性質與電力工程相結合而發展起來的一門新技術。超導體具有自身電阻突然消失的電阻特性，超導電力技術主要借助超導體的特性，將其應用到電力系統中［1］。目前，超導電力技術的研究已成為我國重點研究項目之一。

　　2超導電力技術在未來智能電網中的應用

　　國際超導技術領域專家普遍認為，新一代的超導技術，如釔系高溫超導帶材，在未來將很快商品化并全面引入應用。美國的“電網2030計劃”已經將超導技術放在了重要位置，將引發全世界范圍內對超導技術的應用創新。繼美國之后，歐洲、日本、韓國等也相繼宣布了發展超導技術的相關計劃，全世界正式進入了超導技術競爭態勢。面對這一世界形勢，我國應及時部署超導技術應用戰略，充分發掘和利用國內各種資源優勢，鼓勵超導技術創新，加大超導技術科研投入力度，將其作為關系國計民生的重大戰略來看待，以搶先占領世界超導技術高地。具體而言，將超導技術應用于未來電網，有以下好處。

　　2.1降低電力系統線損率

　　當前我國電網規模和容量正在快速增長，整個電力系統運行過程中的短路容量也在不斷增加。大量的短路電流如果得不到限制，必將對電氣設備產生破壞性影響，超導電力技術的引入為解決此類問題提供了方向，使電力系統的安全性得到提高，線損率得以降低。智能電網在供電過程中具有高效性、降低運營成本、減少線損等能力，這是提高電力系統運行水平的關鍵。尤其是應用超導電力技術后，智能電網的運行效率得到了提高，如使用高溫超導線材后，電纜能夠超導無阻，更有效地提高了電流能量的傳輸能力［2］。在一些大城市以及一些特殊場合的供電中，電纜極易產生線損，線損量過大會對電力系統造成一定的影響。將超導電力技術有效地應用到這些大城市以及一些特殊場合供電中，能夠大幅度降低電纜的損耗率，同時還能有效地提升電纜的傳輸功率。而且，相比于傳統電纜，超導電纜受環境影響極小。從整體上看，超導電纜更適合大城市以及特殊場合的供電，不僅能夠有效節約土地的占用率和建設資金的消耗量，更能節約安裝空間，與傳統的電纜線路相比安裝也極為方便，有效地節省了人力、物力和財力。

　　2.2有效提升電網輸送電能的質量

　　電能存取是電網輸送過程中一個重要的環節，是確保電網平穩安全可靠運行的關鍵。目前采用的技術主要是抽水儲能技術，這種技術可提供長時間的大功率，但反應速度過慢，難以應對瞬態電能質量與功率失衡造成的沖擊，無法及時對失衡狀態進行必要的補償，這就使電網輸送電能的質量大打折扣。超導技術的引入，可以較好地解決這個瓶頸問題。電網輸送電質量是一直困擾電力企業的主要問題之一，電網系統在運行過程中，輸送電質量可能會受到內部和外部因素的影響，致使電網輸送電質量不高，尤其是一些大功率遠距離輸變電系統，輸送電質量更是受到極大的'影響［3］。將超導電力技術應用于智能電網，能夠有效改善這方面存在的缺陷，可以利用大型超導儲能裝置實現大功率遠距離輸變電系統的穩定運行，在此過程中超導儲能裝置能夠瞬時吸收或釋放能力，避免了傳統電網輸送電過程中出現的頻率波動現象，而且超導儲能裝置還能溝通電壓的無功支持，確保電壓的穩定性，從而有效提高電網輸送的電能的質量。

　　2.3提高可再生能源的利用性

　　隨著社會經濟的不斷發展，能源的開發和利用率也在逐漸提升，而能源枯竭問題是世界各國所關注的焦點。電力企業的發展雖然能夠進一步滿足人們對電能的需求，但是也消耗了大量的能源。為了減緩化石能源消耗，可以采用可再生能源來進行發電，這是未來智能電網發展的必然趨勢。新技術、新設備、新產品的不斷應用，對提高電網的運行效率有極大的作用［4］。但是，在可再生能源利用和開發過程中發現，由于可再生資源具有不穩定性、間歇性等特點，電力系統的工作狀態不穩定，使得電力系統運行的安全性、高效性、可靠性、靈活性等受到了一定的限制。應用超導儲能系統能有效地改善電網的儲能備用，對提高可再生能源的接受和儲存率有極大的作用，可充分提高可再生能源的利用率。而且在利用超導儲存裝置對配網進行供電的過程中，也會增加電網供電的穩定性，進而提高配網系統的運行效率，確保為客戶提供穩定、可靠、安全的用電環境。

　　2.4提升電網對外部影響因素的抗性

　　現有的電力系統存在多電壓等級現象和交直流電共存現象，加上采用傳統的鋁線銅線作為導材，設備易老化，易超載，受天氣等外部因素影響大，對整個電網的運行安全造成了極大的影響。超導技術的引入可在一定程度上減小這種影響。智能電網在運行的過程中可能會受到外部因素的影響，自身線路會受到一定的損傷和破壞，例如，暴風雪、不可抗拒自然力的影響，人為的影響等都會對電網系統的安全運行造成一定的影響。要徹底解決這類問題，必須從電纜線路的防御能力入手。在輸送電過程中，防御能力較好的電纜能夠承受大量電力負荷，而且在較低的電壓下超導電纜的傳輸效率比普通電纜要高很多。一般情況下，超導電纜線路主要應用在輸電路徑較長的路段，在電力系統輸電走廊受到破壞的情況下，可以保證重要負荷的供電，進一步提高智能電網運行的可靠性和安全性。

　　3結語

　　超導電力技術在智能電網中的應用是21世紀極具戰略意義的大事，對新世紀我國電力技術的發展與改革起著決定性的作用。超導應用成功，我國將立即成為世界電力技術領先國，否則就會落后于人，處處受制。聯系我國電力發展實際，加大超導技術投入力度及推廣應用力度，是當前我國電力領域的重要工作。

　　綜上所述，超導電力技術是未來智能電網發展中的主流技術，對提高電力系統的運行效率也有著極大的作用，如提升電力系統運行的穩定性、抗性、電能質量等。當然，現階段超導電力技術的發展還不成熟，需要我們不斷地去研究、探索，以期為智能電網的發展提供可靠的幫助，保障我國電力事業的可持續發展。

　　參考文獻：

　　［1］肖立業，王子凱，趙彩宏，等.基于超導磁體和電力電子的新型橋路超導限流器［J］.低溫物理學報，2005（S1）：1106-1112.

　　［2］胡毅，唐躍進，任麗，等.超導電力技術的發展與超導電力裝置的性能檢測［J］.高電壓技術，2007（7）：1-8.

　　［3］林曉明，郭進利，肖勇.智能電網建設中加強電力需求側管理研究［J］.科技創新導報，2011（22）：61.

　　［4］周雙喜，吳畏，吳俊玲，等.超導儲能裝置用于改善暫態電壓穩定性的研究［J］.電網技術，2004（4）：1-5.