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1.5功率变换系统高级技术成为关键
功率变换的目的是电力的灵活控制和智能化管理,利用先进的功率变换技术可实现能源的大范围转移,提升系统的运行调控能力和电网的灵活运行能力,保证大规模间歇式新能源发电的可靠接入;通过智能能量管理,可提高电能输送及电网运行的运行效率及安全稳定水平。新一代电网中的功率变换高级技术主要包括柔性直流输电及多端直流输电技术、主动定制电力技术和智能化电气装备。
1)柔性直流输电及多端直流输电技术
直流输电技术在实现远距离大容量输电,区域大电网非同步互联中广泛应用,从而实现能源的大范围转移,提升系统的运行调控能力和电网的灵活运行能力;新型的柔性直流输电技术克服了传统直流输电的诸多缺陷,在新能源发电并网、孤岛供电、城市配电网增容等领域具有广阔的应用前景;基于以上技术的混合输电及多端直流输电技术为大区电网提供更多的新型互联模式,为大城市直流供电的多落点接入提供新思路[15],为其他形式的新能源接入电网提供新方法,为优质电力能量池的建立提供新途径。
2)主动定制电力技术
随着经济社会的发展,用户对电网企业的服务理念、服务方式、服务内容和服务质量不断提出新的更高的要求,除电力成本更低、用电安全可靠等需求外,还希望享受更加个性化、便捷式及互动性强的供电服务和优质电力供应。为了满足这些需求,为用户提供量体裁衣的主动定制电力技术应运而生[19]。
配电网中越来越多的采用了各类电力电子变换器,可实现可调频率交流和直流、多电压等级的能量变换,将电力电子变换技术和配电自动化技术结合起来,以用户对电力可靠性和电能质量的需求为目标,主动为用户配置满意的电力。
3)智能化电气装备
以新能源技术和信息技术相结合为重要特征的能源互联网最重要的核心内涵是实现可再生能源尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享,实现该目标需要依靠智能化电气装备高新技术为保证,这些智能化电气装备包括具有虚拟同步发电特性的新能源并网逆变器、实现能量传输与管理的电力电子变压器、保证系统稳定的电气弹簧即固态变压器等,许多新概念和新方法正在转换为新的智能设备。
其中,固态变压器(SST)是新能源互联网中实现能量转换的核心部件,它具备传统变压器所不具有的众多优点[20]:1SST不仅可完成电压幅值转换(如高低电压等级之间的转换),还能实现传统变压器无法完成的频率变换(如不同电压等级下直流电与交流电之间的变换);2SST通过提高工作频率大大缩小了设备的电磁材料尺寸,减轻了重量,降低了成本,可广泛应用于分布式电力电子设备中,以适应可再生能源互联网中电力电子装备多的特点;3由于SST频率变换和电压变换的灵活性,利用它可有效阻断变压器两端故障的传递。与传统变压器只适用于单一频率、单向电压传递相比,SST可适用于各种情况下的电压双向传递。
需要注意的是,固态变压器与智能能量管理系统相结合可构成未来能源互联网中所谓能量路由器的新概念和新装备。智能能量管理根据收集的电力局域网、分布式新能源发电和储能设备状况以及用户负荷变化等信息做出能量控制决策,
通过控制指令发送给智能固态变压器执行,重新根据需要调控电力潮流,即智能能量管理借助信息流和电力变换实现对能量流的有序控制。
1.6电力传输与信息传递技术相互融合
随着智能电网的建设和新能源的接入,电力系统已发展成为一个整合了通信系统和人造物理系统的信息物理能量系统(cyber-physicalenergysystem),电力系统从单向的能量流转变为能量流、信息流的双向流动。
用于智能控制和管理的先进计量设施(AdvancedMeteringInfrastructure,AMI)目前正广泛应用于电力系统中,美国已经在全国范围内铺设了1000个同步相量测量单元和1500万只智能电表。2012年,美国的AMI的渗透率已高达30.2%。
十二五期间,中国计划安装2亿只智能电表,目前智能电表的渗透率不足40%,但未来将达到90%。在基础设施建设逐步完善的前提下,2015年政府工作报告首次提出“制定‘互联网+’行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展,引导互联网企业拓展国际市场”。这必将大力助推电力与信息融合技术的发展。
延伸阅读:【大趋势】微电网开启能源互联网“新纪元”
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