特高压交直流电网读后感(特高压的交 直流混联电网有何特点)

发布时间: 2022-08-01 19:58:03 来源: 励志妙语 栏目: 读后感 点击: 82

特高压电网的建设意义建设必要性最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。据测算,1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦,...

特高压交直流电网读后感(特高压的交 直流混联电网有何特点)

特高压电网的建设意义

建设必要性
最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。据测算,1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦,接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦,是±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。
我国76%的煤炭资源分布在北部和西北部;80%的水能资源分布在西南部;绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部。同时,70%以上的能源需求却集中在东中部。能源基地与负荷中心的距离在1000到3000公里。
在负荷中心区大规模展开电源建设显然会受到种种制约。比如煤炭运输问题、环境容量问题等等。而且,建设火电还可以靠煤炭运输,而水电、风电由于不可能把水和风像煤那样运输,因此就更是无法实现。一边是无法大规模建设电源点,一边又守着水能、风能等宝贵的清洁能源望洋兴叹,可见在负荷中心大规模开展电源建设这条思路是不可行的。
首先从资源优化配置来看,随着我国能源战略西移,大型能源基地与能源消费中心的距离越来越远,能源输送的规模也将越来越大。在传统的铁路、公路、航运、管道等运输方式的基础上,提高电网运输能力,也是缓解运输压力的一种选择。以目前已经投运的1000千伏特高压示范工程为例,目前每天可以送电200万千瓦,改造后可以达到500万千瓦,这相当于每天从山西往湖北输送原煤2.5万吨—6万吨。湖北媒体说,这相当于给湖北“送”来了一个葛洲坝电站。
再看经济效益,目前西部、北部地区电煤价格为200元/吨标准煤。将煤炭从当地装车,经过公路、铁路运输到秦皇岛港,再通过海运、公路运输到华东地区,电煤价格则增至1000多元/吨标准煤。折算后每千瓦时电仅燃料成本就达到0.3元左右。而在煤炭产区建坑口电站,燃料成本仅0.09元/千瓦时。坑口电站的电力通过特高压输送到中东部负荷中心,除去输电环节的费用后,到网电价仍低于当地煤电平均上网电价0.06—0.13元/千瓦时。
特高压更是清洁能源大发展的必要支撑。只有特高压才能够解决清洁能源发电大范围消纳的问题。前一段时间,内蒙古风电“晒太阳”送不出的问题广受关注。事实上,我国风电主要集中在“三北”地区,当地消纳空间非常有限。风电的进一步发展,客观上需要扩大风电消纳范围,大风电必须融入大电网,坚强的大电网能够显著提高风电消纳能力。特高压电网将构成我国大容量、远距离的能源输送通道。据测算,如果风电仅在省内消纳,2021年全国可开发的风电规模约5000万千瓦。而通过特高压跨区联网输送扩大清洁能源的消纳能力,全国风电开发规模则可达1亿千瓦以上。
第一,带动科技创新发展特高压作为重大的科技创新工程,在提出构想、全面启动之初,该公司就投巨资建成了国际一流的特高压交流、直流、高海拔、工程力学四个试验基地和大电网仿真、直流成套设计两个研发中心,形成了功能齐全、综合指标居世界领先水平的大电网实验研究体系。几年间,国家电网公司围绕特高压项目,完成了310项重大关键技术研究,解决了过电压与绝缘配合、外绝缘设计、电磁环境控制、系统集成、大电网安全运行控制等多个世界难题,逐步掌握了特高压输电的关键核心技术,并在实验工程中得到了成功应用。
第二,特高压建设对国内设备制造业的带动作用更是明显。国内三大特高压实验工程所用设备几乎全部由国内企业提供,工程国产化率达到约95%,设备国产化率达到约91%。通过实验工程,国内设备制造企业得到锻炼,科技研发实力大大提高。比如南通神马电力科技有限公司,成功攻克了特高压绝缘子的世界难题。公司董事长马斌说,我们投入近亿元研发的国际首创的特高压1000千伏空心复合绝缘子性能达到国际领先水平,而价格仅为国外产品的1/3。
研究表明,1000千伏交流线路自然输送功率约为500千伏线路的5倍。同等条件下,1000千伏交流线路的电阻损耗仅为500千伏线路的1/4,单位输送容量走廊宽度仅为500千伏线路的1/3,单位输送容量综合造价不足500千伏输电方案的3/4。

什么是特高压直流输电

首先呢,特高压输电包括特高压交流输电和特高压直流输电,这俩都不是省油的灯。
先说说为什么要特高压输电吧。特高压交流输电意味着传输相同功率时候的线路损耗小(传输功率=电压*电流,电压大意味着电流小,而线路损耗=电流^2*线路阻抗),因此可以实现远距离,大容量的输电。至于特高压直流输电那就更好使了,交流输电都是三线制,而直流输电一正一负两根线妥妥的,活生生省去了三分之一的开销啊,更何况交流输电还得考虑两端系统是不是同步啦有没有振荡啦等等,直流又不存在频率一说,因此稳定性方面也是傲视交流的(当然这又有一堆问题,等下说)。考虑到我国80%能源集中于西北区域,而70%的工业中心u以及负荷用电则分布在我国中部以及东南沿海地区,特高压工程只能拍着胸脯:此间重任舍我其谁!
截至2021年6月,国家电网已建成“九交十直”特高压输电网架。也就是说目前特高压交流和特高压直流的建设是齐头并进的。先说说传统的交流输电吧,电压等级高意味着线路绝缘要求很高,同时对相应的变压器等等的配置要求也会相应增高,毕竟得保证这么高等级的电压下别轻易被击穿啊,这就是一大笔开销;其次为了降低线路损耗得采用分裂导线,对于特高压等级八分裂不为过,因此特高压等级线路的线路走廊占地还是需要加宽的,那为了节约占地面积我们可以考虑采用同杆并架多回线的方式,然而这就会为输电线路的继电保护带来麻烦。多回线之间距离通常较近,线路之间存在严重耦合,而且多回线之间不仅存在相间故障还存在跨线故障,众多故障场景给继电保护的整定以及配置带来了一堆需要考虑的因素,更何况咱还得考虑特高压线路本身的特性对继电保护带来的影响。特高压线路的分布电容比较大,因此分布电容将产生较大的电容电流,同时线路发生短路故障时特高压线路的非周期分量衰减常数较大,众所周知现在大部分保护都是基于工频量的保护,而最为广泛采用的傅式滤波算法偏偏对于非周期分量滤除效果不太好,所以适用于中低压等级的保护在特高压这里必然需要重新整定或者配置。再想想这一回特高压线路如果出现故障,那意味着多少功率顿时送不出去了,只能考虑让别的线路分担一些,但这又会对别的线路造成额外负担......总之也是麻烦多多。
那是不是特高压直流就莫得问题了捏~~非也~交流在历史长河中奔腾了这么多年都还在特高压等级里小心翼翼,直流哪能这么嚣张。。。直流输电的本质其实就是把交流用整流站变成直流,经过直流线路输送到受端电网然后再用逆变站重新转换成交流,所以对于直流输电而言其核心部分在于换流站。目前特高压直流输电换流站都是采用晶闸管作为基本换流器件的,晶闸管这玩意儿吧,学过电力电子的人大概会知道,是所有可控电力电子开关中的基础——半控器件,之所以用它而不是什么高端的全控器件比方说IGBT之类的其实就是因为晶闸管皮实,奈得住高压。目前我国的特高压直流线路都是LCC的,不过听说也在建VSC—LCC连接的试验工程,不过试验嘛……谁知道猴年马月的事儿。晶闸管最致命的弱点在于它的关断需要承受一段时间的反压,在反压作用期间流经晶闸管的电流减小到零并且晶闸管的载流子恢复关断能力后才能算完全关断。若是晶闸管没能关断或者在阀电压变为正向时又重新导通了,那么就发生了传说中的换相失败,对于特高压直流输电而言换相失败通常发生在逆变器(感兴趣可以看看浙大《直流输电》这本教材,很经典),这就导致注入交流电网的三相电流出现问题了啊!!好端端的某两相换流阀之间发生换相失败了,注入电流突然出现谐波+突增+骤降,这一连串骚操作不光让交流电网的继电保护反应不过来,直流系统也急啊,犹豫一下那还是直流闭锁吧,于是……这一回直流输电线路扑街了。那导致换相失败的原因是什么呢,多了去了,有可能控制系统触发脉冲丢失了,有可能交流线路故障了等等。那么这就会出现问题,交流系统故障会导致直流系统换相失败,而直流系统换相失败又会反过来让交流系统出现复故障特征,例如暂态功率倒向等等,进而导致交流系统继电保护误动作,例如我国2003横东甲乙线以及2005年北涌乙线保护误动作,都导致了非故障线路切除以及故障扩大化。所以看起来特高压直流输电能增强电网稳定性,其实这个怎么说呢,有利必有弊吧。何况换流站等大量电力电子设备的接入导致整个电网具有非线性,这让传统基于线性原理的电路分析基本不再适用,对于故障分析保护配置又是一个巨大的挑战。。。。。。

特高压为什么用直流

输送相同功率时,线路造价低:
交流输电架空线路通常采用3根导线,而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此,直流输电可节省大量输电材料,同时也可减少大量的运输、安装费。
(2)线路有功损耗小:
由于直流架空线路仅使用1根或2根导线,所以有功损耗较小,并且具有"空间电荷"效应,其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。
(3)适宜于海下输电:
在有色金属和绝缘材料相同的条件下,直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率Pd比3根心线的交流电缆线路输送的功率Pa大得多。
(4)系统的稳定性问题:
在交流输电系统中,所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行。如果采用直流线路连接两个交流系统,由于直流线路没有电抗,所以不存在上述的稳定问题,也就是说直流输电不受输电距离的限制。直流特高压(UHVDC)是指±800kV(±750kV)及以上电压等级的直流输电及相关技术。直流特高压输电的主要特点是输送容量大、电压高,可用于电力系统非同步联网。直流特高压输电系统由送端交流系统、整流站、直流输电线路、逆变站、受端交流系统五个部分构成,其中最重要的是换流站,而换流站的心脏换流变又是整个直流输电系统的重中之重。
应用特点
直流输电是世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。直流输电将交流电通过换流器变换成直流电,然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器[span]变成交流电,最终注入交流电网。相对交流输电来说,直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电走廊、能够实现快速控制等优点。特高压直流输电具备点对点、超远距离、大容量送电能力,主要定位于我国西南大水电基地和西北大煤电基地的超远距离、超大容量外送。
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