推动全球能源互联网建设 哪些技术必不可少?
来源:亮报 | 0评论 | 1465查看 | 2016-05-04 14:45:37    
  全球能源互联网是现代能源电力技术的重大突破和集成创新,其实质是“智能电网+特高压电网+清洁能源”。加快构建全球能源互联网,提高大电网运行的安全性、经济性,关键要靠技术创新。特高压交直流输电、柔性输电、清洁能源、储能、大电网运行分析与控制等技术是当前和今后一段时期需要重点研发的技术领域。

  特高压交流技术装备

  20世纪60年代后半期,美国、前苏联、日本、意大利等国相继建设了特高压试验站和试验线路,但大部分停留在试验阶段或降压运行,并未投入商业运行。近年来,中国特高压交流技术发展迅速,拥有完全自主知识产权的1000千伏特高压交流关键技术(包括系统电压控制、潜供电流抑制、外绝缘配合、电磁环境控制等)和成套设备已经成熟并得到广泛工程应用。

  中国研制了世界首套1100千伏可控并联电抗器和世界容量最大的400兆乏/1100千伏特高压电抗器,研发了世界首台1500兆伏安现场组装变压器样机,研制了世界首套特高压气体绝缘输电管路。

  特高压直流技术装备

  从中国第一条±800千伏特高压直流输电工程投运到现在,特高压直流关键技术(包括过电压与绝缘配合、外绝缘配置、电磁环境与噪声控制、直流系统设计等)和成套设备已经成熟并得到广泛应用,在此基础上正在向±1100千伏特高压直流技术迈进。

  目前中国已经研制了±1100千伏直流气体绝缘穿墙套管样机,突破了±1100千伏特高压直流换流阀成套设计和试验关键技术,研制出世界上首个±1100千伏/550安特高压直流换流阀。直流电缆、直流套管、换流变压器等关键技术设备研制水平不断进步。

  清洁能源技术装备

  20世纪70年代以来,世界各国加快进行清洁能源开发利用和并网运行技术的研究。

  风力发电方面,陆上风电技术已经较为成熟,海上风电已开始商业化运营,单机容量达到8兆瓦,高空风力发电系统也已开始研制,最新高空风电系统功率为600千瓦,直驱式技术、变桨变速功率调节技术及全功率变流技术得到应用。

  光伏发电方面,单晶硅太阳能电池效率最高可达25%,多晶硅太阳能电池效率最高可达20%;薄膜太阳能电池效率纪录也达到22.3%。光热发电方面,太阳能聚光镜场系统最大达20万面镜场,槽式机组主蒸汽参数达380摄氏度左右,塔式机组工质参数达500摄氏度左右。

  海洋能发电方面,国际上已形成了一批实验样机和工程样机,开展了应用试验;潮汐能电站已实现商业化运行,潮流能和波浪能技术已具备示范应用基础。

  并网运行方面,中国攻克了光伏多机并网谐振抑制等新能源发电控制核心技术,完成虚拟同步机样机研制。

  储能技术装备

  各类储能技术发展阶段不同,其中抽水蓄能相对成熟;压缩空气储能、传统锂离子电池等已经开展工程示范或技术上取得较大突破;未来值得关注的包括超导磁储能、超级电容器等。

  截至2014年年底,全球投运约1.5亿千瓦储能项目,99%以上是抽水蓄能电站。储能技术和工程应用不断突破:化学储能方面,中国研制出循环寿命达10000次的钛酸锂储能电池样机、循环寿命达2800次的铅炭电池样机。

  压缩空气储能方面,美国、德国等国建设了压缩空气储能示范项目和储能电站,中国开发了500千瓦压缩空气储能发电动态模拟系统;深冷液化空气储能方面,中国、英国正在推进相关工程建设;热储能方面,中国和西班牙等国家建设了示范项目;氢储能方面,美国、加拿大、欧盟研制了储能系统。

  分布式电源和微电网技术装备

  分布式电源本质是就近开发、并网、消纳的小容量发电机组。进入21世纪,分布式电源效率较以往有了很大的提升,单机控制方面已初步实现用户端的冷热气电用能联合运行,综合能量利用效率提高到65%以上。

  微电网是由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元,是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。美国侧重于利用微网提高重要负荷的可靠性,满足用户的多样化需求;欧洲侧重微电网可靠性、可接入性和灵活性的研究;日本微电网的研究更注重能源供应多样化;中国微电网的研究侧重解决偏远地区和海岛居民的用电问题。

  柔性直流输电和直流电网技术装备

  从世界范围来看,柔性直流输电技术总体处于示范应用阶段。全球范围内柔性直流输电工程已投运20项,在建超过20项。从项目数量来看,欧洲柔性直流输电工程项目数量最多;从应用领域来看,风电并网和弱电网互联应用较多。

  中国积极开展柔性直流输电的技术研究与工程建设,完成了世界首台±320千伏柔性直流换流变压器研制,突破了±500千伏柔性直流输电换流阀核心技术,并先后建成投运了舟山五端柔性直流输电示范工程和福建厦门真双极柔性直流示范工程。

  高压直流海底电缆是实现跨海互联的核心设备。目前,瑞士、意大利等国已经具备了±500千伏高压直流海底电缆生产能力。中国、挪威、丹麦、德国、日本等国相继建成投运了高压直流海底电缆输电项目。

  直流电网技术处于技术研究和关键设备研发阶段,国际大电网会议(CIGRE)、中国电力科学研究院等多家机构正在开展高压直流断路器、直流电网故障限流器、高压DC/DC变换器等研究。中国完成了200千伏/3毫秒/15千安高压直流断路器样机研制。中国正在开展±500千伏张北—北京的含直流断路器四端柔性直流示范工程前期工作,将张家口的清洁风能送入北京,服务第24届冬季奥运会。
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