技术更新 输变电设备将进入智能化时代

　　电力需求的日益增长，节能减排、电源结构的调整，电网安全、电力市场的发展，电力设施的新建和老设备的更新改造，新技术的应用，都将促使输变电技术不断发展变化。

　　那么，未来，输变电设备的技术发展将往何处去？

　　是智能化？柔性输电？还是高温超导技术？……

　　不久前，继发电设备行业座谈未来发展趋势后，中国电工技术学会也在京组织召开了“输变电设备未来发展战略”专家座谈会。

　　智能电网技术风生水起

　　要探讨未来输变电技术的发展方向，“首先应该关注未来的电网是什么样的”，中国科学院电工研究所所长肖立业观点明确。

　　他认为，随着可再生能源的不断发展，未来一次能源以可再生能源为主、终端能源以电力为主的格局将成为现实，“能源体系的这一重大变革将对电网带来重大的挑战和严重的影响。而新技术如信息技术、通讯技术、新材料技术、储能技术等的发展又为应对这些重大挑战提供了技术支撑。”

　　也因此，肖立业认为，利用现代信息技术、新材料技术、储能技术和新的电网组织结构和运行方式等的智能电网，能大规模地容纳新能源系统的接入并使电网中的各个环节实现优化的自适应互动。“可以说，智能电网与清洁能源相辅相成、缺一不可，智能电网也可以称为‘未来电网’或‘下一代电网’”。

　　对此，上海电气输配电集团教授级高级工程师施祖铭持有基本相同的观点。他表示，“未来能源的焦点在能效、可再生能源、储能和‘即插即入’电动汽车，这些解决方案将依赖于智能电网。因此，智能电网是未来可支撑能源的基础。”

　　“智能化已成为世界电网发展的一个新趋势，鉴于发展智能电网对于保障能源安全、提高能源效率、改善能源结构、应对气候变化、提升服务水平都具有重要作用，有些国家已将其纳入国家能源战略，有的将其作为应对当前国际金融危机的重要举措。”河南平高电气股份有限公司教授级工程师王钢介绍说。

　　他认为，“将特高压和智能电网作为今后一个时期电网发展的主要趋势，无论从概念上，还是从实际上都是可行的，输变电设备的未来发展战略也应以特高压和智能电网为基点来确定。”

　　事实上，“智能化”堪称当日座谈会上出现频率最高的词汇之一。特变电工股份有限公司副总经理吴微也给出了自己的看法，“输变电设备制造企业未来的技术要向以下方向发展：一是特高压，二是智能化，三是节能、环保设备，四是系统集成技术，向集约化发展。他认为，为提高我国输电线路的输电能力，提高系统的稳定性与安全性，“我国柔性交流输电技术推广应用的重点在串补技术，包括固定串补和可控串补推广应用。”目前，柔性交流输电设备在配电领域已开始得到应用，如有源滤波装置、快速切换开关、动态电压恢复器等。

　　随着送电规模扩大，受端电网外送容量的增大及落点的增多，对受端系统电压支撑、保持动态电压稳定装置的需求越来越多，“这要求静止无功补偿及先进的静止同步补偿装置也将在更大范围内推广应用”。施祖铭进一步说，静止无功补偿是最早国产化的产品，已经得到推广应用。

　　高温超导技术任重道远

　　作为21世纪具有战略意义的高新技术之一，可广泛用于能源、信息、医疗、交通、国防科学研究及国防军工等领域的高温超导技术也被普遍提及。

　　据了解，目前国外重点研究开发的超导电力设备主要包括高温超导电缆、超导故障电流限制器、超导储能装置、超导变压器、超导电动机以及无功功率补偿用的高温超导同步发电机等。

　　施祖铭介绍说，高温超导电缆载流能力大、损耗低且体积小，传输容量将比常规电缆高3~5倍。“随着大城市用电负荷的日益增加，高压架空线深入城市负荷中心又受到许多因素的影响，往往需要采用地下电缆将电能输往城市负荷中心。在这种情况下，采用高温超导输电电缆有明显的优势，是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径。”

　　自20世纪90年代以来，美国、日本、丹麦和韩国等都相继开展了超导输电电缆的研究。我国在超导电缆的研制方面也取得了突出进展。

　　超导电机的效率可比常规电机提高0.5%~0.8%，整机重量可减少1/3~1/2，单机容量可达百万千伏安以上。施祖铭举例说，根据美国超导公司的预计，如采用传统技术制造10兆瓦的直驱式发电机，其重量将达到300t左右，而利用超导技术制造的10兆瓦级发电机重量只有大约120t。

　　由于超导储能线圈几乎是无损耗的，因此与其他储能系统相比，超导储能具有可达95％的转换效率和可达几毫秒的反应速度。“正因为如此，超导储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性。此外，还可用于无功和功率因素的调节，以改善系统的稳定性。”施祖铭介绍说。“随着第二代超导材料的开发和应用，超导技术和超导电力装置应用必将出现新的飞跃。”