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不管是生活的方方面面，還是生產(chǎn)、辦公、農(nóng)耕、做實(shí)驗(yàn)，我們都需要電。保證用電是一項(xiàng)巨大的民生工程，而完善輸電技術(shù)，減少輸送過程中電能的損失，提高供電的安全性和穩(wěn)定性，是這個(gè)民生工程的重要部分。
文 | 聞靜
現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要基本的電能供應(yīng)，這樣才能滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要；炎熱的夏天、寒冷的冬天，我們都要面對(duì)用電高峰的忙亂；為了我們的地球家園，我們積極地開發(fā)各種新能源，讓它們更多地接入傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，直到最后完全取代化石燃料。
考慮到以上幾個(gè)問題，各個(gè)國(guó)家及地區(qū)都在努力發(fā)展安全、穩(wěn)定、高效、節(jié)能的輸電技術(shù)。這篇文章就來盤點(diǎn)幾個(gè)具有可觀前景的下一代輸電技術(shù)。
“跟網(wǎng)型”向“構(gòu)網(wǎng)型”的轉(zhuǎn)變
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。儲(chǔ)能變流器主要有兩種控制技術(shù)，即跟網(wǎng)型控制技術(shù)與構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)。
跟網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)跟隨電網(wǎng)需求輸出電能，無法提供主動(dòng)同步支撐，難以適應(yīng)高比例新能源并網(wǎng)需求。而構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)則不僅能為電網(wǎng)提供穩(wěn)定電壓源，還可主動(dòng)平抑新能源發(fā)電波動(dòng)，具有系統(tǒng)慣量、電壓與頻率支撐能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，還可以在極端環(huán)境下提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和電網(wǎng)接納新能源能力。
今年 1 月，由國(guó)家電網(wǎng)青海電科院聯(lián)合中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司共同開展的全球首次構(gòu)網(wǎng)型光儲(chǔ)系統(tǒng)并網(wǎng)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試順利完成。
2023 年 6 月，由電建核電公司承建的華能萊蕪儲(chǔ)能電站一期 100 兆瓦 / 200 兆瓦時(shí)設(shè)計(jì)施工總承包項(xiàng)目在華能山東萊蕪電廠實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)，標(biāo)志著世界首座百兆瓦級(jí)分散控制構(gòu)網(wǎng)型獨(dú)立儲(chǔ)能電站正式投運(yùn)。
柔性直流輸電技術(shù)
柔性直流輸電是新一代的直流輸電技術(shù)，在風(fēng)電送出、電網(wǎng)互聯(lián)、無源網(wǎng)絡(luò)供電和遠(yuǎn)距離大容量輸電等場(chǎng)景得到充分發(fā)展和工程應(yīng)用，其輸電能力已經(jīng)達(dá)到特高壓等級(jí)，與傳統(tǒng)直流輸電相當(dāng)。
柔性直流輸電能主動(dòng)構(gòu)網(wǎng)，給電網(wǎng)提供強(qiáng)的支撐能力。但是受限于器件的通流能力，柔性直流輸電的輸送容量還無法達(dá)到傳統(tǒng)直流輸電的最高水平。
目前，在我國(guó)已建成南匯、廈門兩端、南澳三端等柔性直流輸電工程，但由于國(guó)外公司的技術(shù)壟斷，核心元件 —— 柔性直流輸電配套電容器產(chǎn)品長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。
為擺脫這一困境，2020 年，受國(guó)家電網(wǎng)公司委托的遼寧億金電子有限公司專門與阜新高新控股共同成立了金朗（阜新）電容器有限責(zé)任公司，全力攻堅(jiān)柔性直流輸電配套電容器產(chǎn)品項(xiàng)目。
今年 7 月，金朗（阜新）電容器有限責(zé)任公司自主研發(fā)的柔直電容器產(chǎn)品一次性通過了國(guó)家級(jí)權(quán)威質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu) —— 中國(guó)電科院電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心嚴(yán)格的型式試驗(yàn)。
7 月還有一個(gè)好消息，世界首個(gè)高壓（220 千伏）大容量柔性低頻輸電工程杭州亭山－中埠柔性低頻輸電示范工程現(xiàn)場(chǎng)，世界首臺(tái) 72.5 千伏及 252 千伏 20 赫茲低頻 GIS（Gas Insulated Switchgear，即氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備）設(shè)備成功并網(wǎng)運(yùn)行。
這是當(dāng)前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的柔性低頻輸電工程，不僅實(shí)現(xiàn)了杭州富陽、蕭山兩大負(fù)荷中心互聯(lián)互通，同時(shí)也充分體現(xiàn)了技術(shù)可行性，為中遠(yuǎn)距離海上輸電、藏區(qū)柔性交流聯(lián)網(wǎng)、新能源接入等新的輸電模式奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)
高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)被譽(yù)為下一代電力傳輸戰(zhàn)略性技術(shù)，理論上是零損耗。但要實(shí)現(xiàn)零損耗，得克服很多困難。
2021 年 1 月，南方電網(wǎng)深圳供電局的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過 4 年的攻關(guān)，成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首條 10 千伏 400 米級(jí)三相同軸高溫交流超導(dǎo)電纜。同年 9 月，該電纜正式投入使用。
這條新型超導(dǎo)電纜直徑僅 17.5 厘米，輸電容量高達(dá) 43 兆伏安，相當(dāng)于可同時(shí)滿足 4 列時(shí)速 350 公里高鐵的用電需求，輸電能力是常規(guī)電纜的 5 倍。
今年 2 月，南方電網(wǎng)深圳供電局又宣布 10 千伏三相同軸高溫交流超導(dǎo)電纜順利通過了大負(fù)荷測(cè)試，標(biāo)志著超導(dǎo)常態(tài)化工程應(yīng)用又向前了一步。
氣體絕緣輸電線路
氣體絕緣輸電線路（GIL）是一種大容量、高電流、剛性的輸電設(shè)備，具有輸電容量大、傳輸損耗小、抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)、占地面積小、電磁環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適合于氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）、架空線、電纜、變壓器等設(shè)備間的連接。
2018 年 8 月，作為世界上首個(gè)在重要輸電通道采用特高壓交流 GIL 輸電技術(shù)的工程，蘇通 GIL 綜合管廊工程全線貫通。蘇通 GIL 綜合管廊工程是穿越長(zhǎng)江的大直徑、長(zhǎng)距離隧道之一，總長(zhǎng) 5468.5 米，是國(guó)內(nèi)埋深最深、水壓最高的 GIL 工程。
未來 GIL 輸電技術(shù)可在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)電力新建和改擴(kuò)建、大型新能源接入系統(tǒng)、水電站送出等方面發(fā)揮重要作用。
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