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1.用電電力技術概況
提出用戶用電技術這一概念的是來自美國的N.G.Hingorani博士。其主要內容是:將大功率的電力電子技術與配電自動化技術相結合,以用戶對電能質量以及電力可靠性要求為基礎依據,為用戶配置所需要的電力。其目的是,通過這種技術使用戶供電可靠性進一步增強達到不斷電,并對電壓進行嚴格的調整。該技術的核心是可以對供應電力進行嚴格的控制及變換,并能達到用戶對電力安全、經濟并可靠的要求。要想完成這種控制和變換,關鍵是研制出具有特色的電力電子器件并有效的控制電路。
2.我國電力工業面臨的挑戰
2.1電力供需矛盾難以緩解:眾所周知,一個國家的人均GDP是與人均能耗緊密相關的。因此,我國想要在下世紀中期成為發達國家的愿望,也必須依靠人均GDP的提高來實現,而人均用電量和用電水平的增加也是必然的。我國的人口增長速度與現代化進程都使我國對電力需求不斷增大。按照設計規劃,在2050年的我國發電裝機應該超過15千瓦,也就是相當于比目前我國現有的裝機凈增13億千瓦以上,但是按照目前我國的電力模式來看,要達到這個目標是完全不可能的,因此必須要探求新的發展途徑。
2.2有限資源的制約日趨嚴重:我國已在去年成為石油進口國,不能單指望石油發電。而水電可發容量還達不到3、7億千瓦,根本無法滿足當下用戶的基本供電需求。因此在很長一段時間內,煤炭還是我國主要的一次能源。但燃煤生產所造成的環境污染相當嚴重且處理起來困難,同時,我國煤炭資源也在日益減少,這一現象也是制約電力發展的一大因素。
2.3用戶對電網的可靠性和電能質量要求不斷提高:隨著社會的進步,人們生活水平不斷的提高,對電力供應的可靠性及電能質量的要求越來越高。盡管近些年的現代電網的設計和運用技術都得到了較大的發展,但依然無法完全避免各種電網瓦解、癱瘓事故的發生。例如1996年美國西部的大停電事件及馬來西亞全國大停電事件都對該國家帶來了極大的不便且造成了巨大的經濟損失。因此為了滿足用戶的要求,一定要增加輸電和配電系統的可靠性。
3.用戶電力的主要技術
3.1用戶配電系統的測試與評估技術:該技術的主要內容有以下四點:
3.1.1對網絡進行阻抗,對各母線的短路電流及短路容量進行計算。
3.1.2對各供電節點、供電電壓質量限值,各個用電負荷對供電系統的干擾限值計算。
3.1.3對供電設備進行電磁兼容、電杰運行、安全運行測試評估。
3.1.4為用戶電力技術問題提供解決方案。
3.2電能質量控制技術:該技術主要是通過電壓源或者電流逆變器,來控制配電系統的傳輸能力及供電質量,并由此來提高供電質量并使其到達一個全新的水平。
3.3固態開關技術:電力技術的不斷發展使配電系統的容量日益增大,因此對開關的開斷能力也有了更好的要求,而我國現有的機械開關明顯難以滿足以上需求。因此,擁有卓越能力的固態斷路器備受關注。目前美國已有公司研制出了這種固態開關并且將它應用到了變電站中。
4.用戶電力技術的未來發展前景
4.1動態的電能質量調節技術:該技術主要是在電壓源或是電流源型逆變器的基礎上,控制配電系統的傳輸能力以及電能質量的速度,這一技術能夠使供電質量的水平得到有效的提高,并且能使電力工業成功的實現市場化。這項技術主要包括了串聯式的用來補償電壓跌落、不間斷供應電源內容。
4.2超導儲能以及其能力變換技術:現有的各種新能源的開發和運用,大多數都需要經過電力電子裝置等設備將其的非同步電能轉換為同步三相交流電能。超導儲能也就是SMES,是一種較為特殊的新型能源,具有諸多的優點,如將其用于電力電子的能量變換技術中,一定會對其他的新能源起到重要的借鑒意義。SMES具有轉換效率快且高、儲存能密度大、可四象限運行、吐量大等特點,十分適合幫助電力系統進行功率調節,特別是在那種能源分布不均衡的地區,SMES技術的運用能大大改善當了的電力電子技術中存在的問題。
4.3固態斷路器:固態電路器的研發對現在我國的電力電子也有非常重要的意義,它能滿足當代用戶對供電質量的要求,早日將這種技術用于實際,我國的電力電子業中存在的問題也會大有改善。
5.總結:
有上述可見,用戶用電技術是一項綜合性強且較為復雜的技術,這項技術的主要任務是應用現有的電力技術來解決用戶電力質量的問題。本文認為要解決這一問題的根本就是要不斷的研制出新的電子技術,不斷開發出新的可再生能源。本文還指出,動態電能質量調節、電能變化以及固態開關這三類電力電子技術的發展將很大程度上推動我國電力電子產業的發展。
作者:韓洪光單位:河南省范縣供電局