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LOGO电力系统概况与微电网的发展一电力系统概况www.themegallery.com电能是二次能源是由煤、油、风力和核能等一次能源转化而来,它又可以方便地转化成其他能源。是现代社会中最重要的、最方便的、最清洁的能源。如果发生大面积的、常时间的停电,整个社会将受到很大的影响,甚至可能影响到国家的安全。www.themegallery.com发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变太阳能、风能发电www.themegallery.com(1)电力系统--是由生产、输送、分配和消耗电能的所有电气设备所组成的统一整体。它的主要设备是生产电能的发电机、输送和分配电能的变压器和电力线路以及消耗电能的各种用电设备(如电动机等)。习惯上称其为一次系统;电力系统还包括继电保护装置、安全自动装置、通信设备和调度自动化等辅助系统,一般称为二次系统。(2)电力网--是电力系统中除去发电机和用户,剩余的变压器和电力线路所组成的输送、分配电能的网络。(3)动力系统--是电力系统再加上电厂的原动机等动力部分。动力部分主要有:火电厂的锅炉和汽轮机等;水电厂的水库和水轮机等;原子能电厂的反应堆等;风力发电场的风机等。www.themegallery.com二、电力系统发展概况•1875年,比利时工程师格拉姆将改造后的发电机安装在法国巴黎北火车站发电厂,该厂是世界第一座火电厂,专供弧光灯用电。•1882年,世界上出现第一个电力系统(原动机是蒸气机,电压为1.5-2kV,功率1.5kW)。法国人德普勒将水电厂发出的电输送到57公里外的慕尼黑,以驱动水泵。Mwww.themegallery.com•第一个完整电力系统(直流系统,包括发电机,电缆,熔丝,电表和负荷组成)由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃尔大街站建成,1882年9月投入运行,由1台蒸汽机拖动直流发电机经过110V地下电缆供给半径约1.5km面积内的59盏白炽灯。AAwww.themegallery.com•1891年第一条三相交流高压输电线路在德国运行,这个系统从拉芬镇到法兰克福全长178公里。由1台230kVA的水轮发电机发电、电压为95V,经1台升压变升压至25000V、电功率经4毫米的铜线送到法兰克福,在经2台13800/112V降压变降112V,其中一台变压器供给一步电动机,电动机驱动75W水泵,另一个供电给照明。Mwww.themegallery.com•初期直流,1886年后,其无法远距离送电的局限性显露出来,输电要高电压,而发用电不接受高电压,需要基于交流的变压技术。•19世纪90年代交直流标准之争,爱迪生主张直流,西屋偏好交流,激烈辩论。•1893年,南加州一条长12公里的2300V电力线路投入运行,这是北美第一条三相电力线路。同年,尼亚加拉瀑布选择交流,因为直流不可能将电送往30km以外的布法罗,结束了交直流争论。•到1995年世界上交流输电的最高电压已达了1150kV,输送距离最长为1900km,最大的单机容量为1300MW。www.themegallery.com我国电力工业发展概况①1912年4月,电力工业发展的始端;②1949年,电力工业缓慢发展;③1996年,我国发电量和装机容量位居世界第2。1.电力工业发展的阶段:从1996年起,我国发电机装机容量和年发电量均居世界第二位,2003年全国总装机容量达到38450万kW,年发电量19080亿kW·h。2008年全国总装机容量达到65700万kW。我国自1882年有电力以来至1949年底,经过67年发展装机容量只达到185万kW,年发电量43亿KW·h,分别居世界第21位和第25位。www.themegallery.com电压等级:①1974年建成330kv输电线路,由刘家峡水电站到陕西关中。②1981年建成500kv输电线路,由河南姚孟火电厂到武汉。③2003年建成750kv输电线路,由青海官亭至兰州东输变电工程。④2008年11月,我国首条1000kv特高压输电线路正式通电运行。工程起于山西,途经河南止于湖北,穿越黄河、汉江两条大河,跨越太行、伏牛两座名山,全长654km,是世界上第一条投入商业化运行的高压输电线路。www.themegallery.com我国电网已形成500kV和330kV骨干网架;已进入大机组、大电厂、远距离、超高压、高自动化阶段,目前已形成东北、华北、华东、华中、西北、南方6个跨省电网,由两大集团分别管理除西北电网采用750/330/220kV网架外,其它电网网架均采用500/220kV。www.themegallery.comLogo现阶段我国电力行业:两网和五大发电集团公司•两网:国家电网和南方电网。华能集团;大唐集团;华电集团;国电集团;中电投集团。•五大集团:华北电网有限公司(北京电力公司,天津电力公司,内蒙,河北电力公司,山西电力公司,山东电力公司)东北电网有限公司(辽宁电力公司,吉林电力公司,黑龙江电力公司)华东电网有限公司(上海电力公司,江苏电力公司,浙江电力公司,安徽电力公司,福建电力公司)华中电网有限公司(湖北电力公司,湖南电力公司,河南电力公司,江西电力公司,四川电力公司,重庆电力公司)西北电网有限公司(陕西电力公司,甘肃电力公司,宁夏电力公司,青海电力公司,新疆电力公司)www.themegallery.comwww.themegallery.com电力系统的运行的特点电能不能大量存储。电力系统暂态过程非常短。电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。www.themegallery.com对电力系统的基本要求保证供电的可靠性。保证良好的电能质量。电压偏移不超过用电设备额定电压的±5%;频率偏移不超过±0.2~0.5Hz;波形畸变率不超过给定值。保证系统运行的经济性。环保。www.themegallery.com二电力系统主要研究方向1电气设备状态监测与故障诊断2电力信息分析与处理3电力系统分析、运行与控制4电力系统动态仿真与控制5电力系统安全防御与恢复控制6电力市场7电力系统规划与可靠性8智能技术及其在电力系统中的应用9分布式发电与新能源技术10电力系统继电保护11电力系统自动化技术12电力系统故障分析与诊断13高压直流输电与柔性交流输电技术14现代电能质量15配电网自动化www.themegallery.com电力系统保护与控制分电力系统继电保护及自动控制两部分。内容包括:电力系统的电流保护,距离保护,纵联保护,发电机和变压器的保护,自动并列和重合闸装置,励磁自动控制和自动调频等装置的作用、原理、构成和分析方法。控制涉及电力系统有潮流平衡电压控制稳定分析等www.themegallery.com电力系统分析涉及在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法等方面www.themegallery.com电力市场及其运营基于经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况,研究了电力市场的运营模式,运营流程中各步骤的具体规则;研究适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易(年、月、日发电计划)、转运服务等模块的具体数学模型和算法,紧紧围绕当前电力市场运营中亟待解决的理论问题。www.themegallery.com人工智能在电力系统中的应用结合电力工业发展的需要,开展将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。在上述实用软件研究的基础上开展了电力系统智能控制理论与应用的研究,以提高电力系统运行与控制的智能化水平。www.themegallery.com现代电力电子技术在电力系统中的应用电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究www.themegallery.com电气设备状态监测与故障诊断技术通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来,针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究,开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统,全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。www.themegallery.com三电力系统发展新动向(一)柔性输电系统FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)柔性输电系统或灵活交流输电系统1986年由美国电力研究中心(EPRI)的工程师N.G.HINGORANI首次提出FACTS概念。1995年IEEE对FACTS作了如下定义:FACTS是应用电力电子技术及其它静态控制器,增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。也可定义为:综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。www.themegallery.com更详细地,FACTS是应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等,以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制,将原基本不可控的电网变得可以全面控制。从而大大提高电力系统的高度灵活性和安全稳定性,使得现有输电线路的输送能力大大提高。www.themegallery.com解决远距离大容量输送电能问题的途径2条:1.新建高压直流输电线路;2.对已建成的交流输电线路进行技术改造,提高其输送能力。通常采用的就是FACTS技术。www.themegallery.comFACTS技术的产生是解决输电系统运行和发展中遇到的各种困难的客观需要。1、运行方面的主要困难有如下几项:1)输电的可控性很差(与发电、配电和用电相比其可控性能是最差的),功率分布中不可控的的自由潮流变化很大。大电网运行中的这一类问题长期困扰着运行调度人员,并且在电网中造成大量电能损耗或被迫降低输送能力;www.themegallery.com2)输电网缺少快速控制手段,在功率输送过程中常造成功率绕送和功率倒流情况,此外还有大量输电受限制的“瓶颈”环节;3)开关动作速度慢,交流输电线需要经常投切,以改变网络结构或断开故障,但目前只能依靠机械型断路器,而此类断路器速度慢、维修量大,是影响暂态稳定问题的重要因素。www.themegallery.com2、输电系统发展方面的主要困难概括起来有如下几项:1)由于环境和地域因素,很多国家建造新的架空线路已很难获得批准,因此电力公司不得不将现有电网运行在更高的负荷水平上,但是更高的负荷水平增加了功率损耗并降低了可靠性,使运行更加困难;2)电力系统市场化改革后,未来的发电模式是不确定的,导致了对输电设施投资的困难;3)低水平的负荷增长率使投资建设新的输电线路变得不合算,而能少量增加现有网络容量以满足低水平负荷增长需要的技术具有很大的优势。www.themegallery.com大功率可控半导体器件制造及微电子控制技术的发展,使FACTS技术的推广应用成为可能;而大型互联电网运行对电力系统潮流及其稳定性控制的需求,是该技术发展的原动力。FACTS技术最具代表性的项目,是90年代起开发的可控串联电容补偿(TCSC)和新型静止无功补偿器(STATCOM)。美国已有三个TCSC试验工程,其中用于500KV输电工程的一个TCSC为6组全控型,于1993年投入试运行,而100Mvar的STATCOM也于1996年初试运。许多国家投入相当的人力物力,研究开发新型的静止补偿器、可控移相器、统一潮流控制器(UPFC)、电气制动器等。www.themegallery.com我国静止无功补偿器制造技术是在90年代发展起来的,但仅限于大型工业企业中的应用。在一些高等学校和科研单位对T
本文标题:电力系统概况与微电网的发展
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