浅析未来电网发展趋势及几大关键技术

浅析未来电网发展趋势及几大关键技术

发表时间：2017-10-23T11:07:15.987Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：张帅1 常娜娜2

[导读] 摘要：广义的电网是发电设备、输配电设备和用电设备采用一定的结构和运行模式构建起来的统一整体。本文结合电网发展情况给出了未来电网将呈现的重要发展趋势，并介绍了大规模新能源及可再生能源电力友好接入技术、大容量输电储能等关键技术。（1.国网西咸供电公司陕西省西咸新区 712000；2.国网咸阳供电公司陕西省咸阳市 712000）

摘要：广义的电网是发电设备、输配电设备和用电设备采用一定的结构和运行模式构建起来的统一整体。本文结合电网发展情况给出了未来电网将呈现的重要发展趋势，并介绍了大规模新能源及可再生能源电力友好接入技术、大容量输电储能等关键技术。

关键词：未来电网；发展趋势；可再生能源；智能电网

引言

经历了100多年的发展，电网的规模和结构形态发生了很大的变化，即从最初的局域小规模电网发展到区域中等规模电网，进而发展到今天的跨区互联大电网。如今，电网已经为人类供应了大约四分之一的终端能源，成为现代能源体系的重要组成部分，电力在终端能源消费结构中的比例已经成为一个国家发达程度的标志之一[1，2]。

自从有了发电机及其相应的供电系统，便有了电网。1882年，爱迪生公司在纽约建成世界上第一座正规的直流电站和相应的供电系统，可以认为是人类首个真正意义上的电网。然而，由于当时不能为直流电升压，输电距离和输电容量受到极大的限制，于是，特斯拉于1887年发明了交流发电机和多相交流输电技术。1897年，美国西屋公司在尼亚加拉水电站的首台交流发电机投入运行并为35公里外的水牛城供电，从此确立了现代电网的基础[3]。

1未来电网发展趋势

未来电网将呈现以下重要发展趋势：第一，可再生能源将成为电网中的主要一次能源来源，可再生能源是可持续发展的绿色能源，且可开采量足够人类使用。第二，电网的结构和运行模式将发生重大变化，将呈现大电网和微型电网并存的格局，需要发展环形网络、直流电网模式或交直流混合电网模式。第三，新材料技术将在电网中得到广泛地应用，电力电子器件和装备的广泛使用将使得未来电网成为一个“能源计算网络”。第四，物理电网将与信息系统高度融合，从创新材料入手发展具有自适应功能的电力设备和保护设备。

2未来电网发展的几大关键技术

2.1大规模新能源及可再生能源电力友好接入技术

面对世界范围内化石能源的日渐枯竭以及全球气候变化和环境恶化的现实威胁，一场新的能源革命在世界范围内悄然兴起。能源革命带来的发电能源清洁化和一定程度的分散化，以及信息技术发展带来的智能化等两大因素促使电网开始转型。就我国而言，能源和电力的发展也面临着空前的发展机遇和转型挑战。如可再生能源、核能、天然气等清洁能源发电，与煤电一起将逐步成为主力电源；以清洁化（接纳大规模可再生能源电力）和智能化为主要特征的下一代电网将成为未来电网发展的趋势和方向。

2.2 大容量输电和储能技术

加快发展特高压，实现“以电代煤、以电代油、电从远方来”，是解决我国能源问题的必然选择。特高压不仅将推动全国能源资源优化配置、促进清洁能源加快发展、带动装备制造业升级，还将为构建洲际输电大通道提供战略选择。在新型能源消费方式中，要着力提高电力在终端能源消费中的比重，以特高压为骨干的电网担负着推动能源生产和消费革命的重任。另外，提高现有架空线路输送能力的技术：更换耐高温导线，重新张紧现有架空线导线，提高电压等级，并进行实时监测。

储能技术的应用是坚强智能电网建设的重要组成部分，可以有效地实训需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高掉毛设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、挑战频率、补偿负荷波动的一种手段。大容量反应快速的储能系统可以改善风能和太阳能的间歇性、不稳定性和不可控性等缺陷；还可以提升输电质量。

2.3 智能配电网与微网技术

智能配电网通过对微网的有效管理实现分布式电源的灵活接入与整个电力系统的安全、可靠、经济运行；微网技术则可通过不同层次的结构为各种分布式电源的并网运行提供接口，是发挥分布式电源效能的有效方式。智能配电网发展的目标之一就是解决大量分散的分布式电源在配电网中的运行问题，但如果由智能配电网直接管理网络中的分布式电源则可能由于数量巨大而导致难以调度，同时电源的不同归属也无法保证调度指令能够被快速、准确、有效地执行，微网技术可能是解决这一矛盾的有效途径。未来智能配电网可能并不直接面向各种分布式电源，而是通过微网实施对分布式电源的有效管理。通过微网可实现大量分布式电源的接入，既保证了对配电网的安全运行产生尽可能小的影响，又能够实现分布式电源的即插即用，同时可以最大限度地利用可再生能源和清洁能源。

3 结论

智能电网技术是目前国内外有关未来电网发展趋势研究的一个热点，对此必须密切跟踪和深入研究。智能电网技术发展是一个渐进的过程，尽管在某些领域已取得了一定的成果，特别是在输电领域，如WAMS 技术、数字化变电站技术等。但配电、用电侧的智能电网技术更值得大家高度关注，因为大量的与用户密切相关的智能电网技术在配电和用电侧，应加速开发和实施，并应按需求、有计划、分步骤地实施。

参考文献：

[1]田昕怡，韩峰．智能电网——未来电网发展趋势[J]．电源技术应用，2013（03）：251．

[2]董旭，祝勇刚，王枫，等．电能替代战略实施下的湖北地区未来电网发展模式探究[J]．应用能源技术，2015（11）：38-40．

[3]周孝信，陈树勇，鲁宗相．电网和电网技术发展的回顾与展望——试论三代电网[J]．《中国电机工程学报》，2013，36（22）：1-11.

作者简介：

张帅（1990-），男，国网西咸供电公司配网办公室专责；常娜娜（1991-），女，国网咸阳供电公司变电二次检修成员；