時間:2022-05-08 16:31:43
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇電網技術論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
對消費者的具體用電情況進行收集、測量、分析以及儲存,能夠有效實現信息采集、實時通信、數據綜合分析、需求響應以及雙向計量。高級量測體系技術是智能營銷基礎技術、能源分布式接入以及用戶雙向互動的基礎保障和重要技術支持。量測數據管理系統、通信網絡以及智能電表是目前我國智能電網高級量測體系技術的主要組成部分。
二、智能電網技術在用電營銷中的應用
(一)智能化抄表
隨著我國智能電網技術的不斷發展,智能化抄表不斷應用于我國電力營銷中,有效提高了我國用電營銷效率。遠程抄表和抄表設備智能化是目前我國電力營銷中智能化抄表的主要體現。遠程抄表即是利用智能電表上的后臺控制系統和數據采集模塊,采用低壓配電線、通信網絡、現場總線以及串口數據傳輸等通訊技術,遠程自動抄錄、統計用戶智能電表用電表數據,同時進行自動計費。對于一些未能實施遠程抄表的地區,抄表人員可以攜帶準確可靠、便于操作的智能化抄表設備進行實地抄表,及時掌握用戶的用電信息。
(二)智能化自動配電系統
智能化自動配電系統即是綜合運用微機控制技術、電力網絡技術以及通訊網絡技術,構建用電營銷智能化系統,提升用電營銷效率。目前,我國用電營銷中的智能化自動配電系統具有覆蓋范圍廣、供電可靠性高以及監控實時性強的優勢,同時為遠程抄表提供了信息交流基礎。目前,我國智能化自動配電系統在功能方面不斷完善,已能夠兼容GPRS通訊網絡,同時也有效實現了用電營業管理信息系統與自動抄表系統之間資源共享,有效提升了我國用電營銷管理水平。
(三)營配信息通信一體化平臺
營配信息通信一體化平臺即是在拓撲關系、基礎資源、客戶資料模型以及電網設施的基礎上,采用先進現代化信息傳輸技術,構建用戶停屈媛媛國網陜西省電力公司電力科學研究院陜西西安710000電管理、供電穩定性管理、報裝業擴輔助以及線損管理和電網CIS一體化的信息服務平臺。主、輔、補充相結合的信道組合是目前我國營配信息通信一體化平臺的主要傳輸通道,該傳輸線路以光纖為主要通道,寬帶無線網絡為輔助通道,并在傳輸過程中采用公共信息網絡進行有效補充。目前,我國營配信息通信一體化平臺了公共有效確保用戶用電信息傳輸的正確性、完整性以及及時性,同時也便于電力企業對電力營銷的實時監控和維護,推動了我國電力營銷的不斷發展。
(四)智能交互儀表
智能交互儀表即是利用網絡將采集到的有價值的客戶用電信息自行向電力相關部門傳遞的設備。智能交互儀表為雙向交流溝通渠道,電力相關部門能夠實時、準確地跟蹤和監控電力傳輸和營銷,對于電力運輸及儲存過程中出現的耗損情況和環節能夠及時發現,同時采取相關解決措施,有效避免電網出現盜電現象。
三、結束語
微網系統將風力發電機所發電力,經風機逆變器轉變為交流,提供給微網控制器進行離并網控制。太陽能發電通過光伏控制器轉為交流上網,儲能系統充放電管理由控制及數據采集系統統一控制和管理。除了風、光等多種新能源,還可以通過柴油發電機以及其它小型發電機結合儲能系統統一給負荷供電。
2站用電微網系統關鍵技術
站用微電網是由光伏發電、風力發電以及儲能裝置和監控、保護裝置匯集而成的變電站供電的小型發配電系統,它能夠不依賴大電網而正常運行,實現區域內部供需平衡。當站用電正常供電時,首先消納微網系統電能,實現系統電能消耗的減少和節約,當變電站電網系統出現故障,站用微電網可以為變電站提供必要的電源,從而保證控制系統正常運行,降低變電站故障恢復時間。
2.1站用電微網系統組成
1)風力發電系統,通過風力發電機將機械能轉換為電能,再通過控制器對蓄電池充電,經過逆變器對負載供電;
2)光伏發電系統,利用太陽能電池板將光能轉換為電能,然后對蓄電池充電,通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電;
3)儲能系統,使微網既可以并網運行,也可以獨立孤網運行,并保證功率穩定輸出。儲能電池組在系統中同時起到能量調節和平衡負載兩大作用。它將風力發電系統和光伏發電系統輸出的電能轉化為化學能儲存起來,以備供電不足時使用;
4)逆變系統,由幾臺逆變器組成,把蓄電池中的直流電變成標準的220V交流電,保證交流電負載設備的正常使用。同時還具有自動穩壓功能,可改善風光互補發電系統的供電質量;5)監控系統,系統可以監控分布式能源運行數據,調整運行策略,控制運行狀態。智能能量控制管理部分是保證電源系統正常運行的重要核心設備。
2.2站用電微網系統功能系統主要實現以下功能
1)微網系統包含光伏發電、小型風力發電機和儲能設備。通過微網控制系統監控分布式能源運行數據,調整運行策略,控制運行狀態;
2)微網系統獨立運行時,儲能設備作為獨立運行時的主電源;當光伏發電系統和風力發電系統全部退出運行時,主電源的功率大于微網內所有負荷的功率時,微網系統會根據實際情況對所供負載進行容量調節和超限保護;
3)對于主從控制的微網,如果分布式電源的出力大于負載,會出現多余功率到送給主電源情況(如果不允許倒送),因此在微網獨立運行時,可根據實際情況調節分布式電源出力的控制策略;
4)通過微網監測平臺,全方位實時展示分布式電源運行狀態、風、光信息及微網運行過程,為分布式電源及微網技術的推廣應用,起到示范作用。
2.3引入微網系統條件
將微網系統引入站用電系統時,主要考慮其發電單元可利用的自然資源情況。參考風電場和太陽能光伏電站的設計條件以及相關規程規范,站用電系統中引入微網時,該變電站應滿足以下條件:
(1)變電站所在地區10m高度處,年平均風速在5.6m/s以上;
(2)變電站所在地區太陽能總輻射的年總量在1050~1400kWh/(m2a)以上;
(3)變電站所在地區太陽能資源穩定程度指標在4以下。
3站用電微網系統設計
3.1功能定位
1)作為站用電系統電源的補充,減小站用電系統從電力系統的受電比例;
2)作為變電站啟動電源,取代常規變電站站外電源。在變電站完全停電時,利用微網系統發出的電能啟動站用電系統,完成主變壓器和站用變壓器的充電,再利用站內電源完成整個變電站的啟動。在整個啟動過程中,盡可能利用微網系統。本文考慮經濟性因素,推薦變電站微網系統應以取代站外電源作為啟動電源為目標,在現階段技術條件下,采用站外電源和微網系統共用的過渡方式。
3.2接線方案
站用電系統結構如圖1所示,儲能設備、光伏發電和風力發電以圖2的形式并列接入交流低壓母線。微網與外部電網有一個統一的聯絡開關。控制策略采用主從控制設計,即在并網運行時,主電網作為主電源;在孤網運行時,蓄電池儲能設備作為主電源。圖1站考慮到微網系統的可靠性要求相對較低,而站用直流系統的可靠性要求較高,因此推薦為微網系統單獨設置蓄電池,而不將站用直流系統的蓄電池與微網系統蓄電池合用;考慮到站用電負荷的特性,具有一定的分散性,且常規負荷均為交流負荷,因此推薦微網系統采用交流并網模式。
3.3設備選型及布置方案
1)風力發電機根據運行特征和控制方式可分為變速恒頻風力發電系統和恒速恒頻風力發電系統,根據風輪軸的位置可以分為垂直軸風力發電機和水平軸風力發電機?,F風力發電機多采用變速恒頻系統,而采用垂直軸還是水平軸則需要結合自然條件和功能需求確定。布置風電機組時,在盛行風向上要求機組間隔為5~9倍風輪直徑,在垂直于盛行風向上要求機組間相隔3~5倍風輪直徑。風電機組具體布置時應根據風向玫瑰圖和風能玫瑰圖確定風電場主導風向,對平坦、開闊場址,可按照以上原則,單排或多排布置風電機組。在多排布置時應呈梅花型排列,以盡量減少風電機組之間尾流影響。
2)太陽能光伏電池單晶硅、多晶硅太陽電池由于制造技術成熟、產品性能穩定、使用壽命長、光電轉化效率相對較高,被廣泛應用于大型并網光伏電站項目。太陽能光伏電池一般均安裝在戶外,電池板必須采用能經受雨、風、砂塵和溫度變化甚至冰雹襲擊等的框架、支撐板和密封樹脂等進行完好保護。光伏方陣有3種安裝形式:
1)安裝在柱上;
2)安裝在地面;
3)安裝在屋頂上。采用哪一種安裝形式取決于諸多因素,包括方陣尺寸、可利用空間、采光條件、防止破壞和盜竊、風負載、視覺效果及安裝難度等。
3)儲能裝置
目前,國內變電站或配網運行的儲能系統大多采用鉛酸蓄電池,其維護量較小,價格低廉,但使用壽命和對環境的影響是其較大缺點。
4站用電微網系統應用實例
依托遼寧利州500kV變電站,對站用電微網系統的應用開展研究。根據站用電負荷需求以及站址位置的自然資源條件,提出了微網系統的配置方案。
4.1站用電負荷分析
根據本站的建設規模以及對站用輔助設施的用電量計算分析,本站在遠景規模下的最大用電負荷為633.6kVA。變電站啟動負荷主要考慮2臺500kV斷路器和2臺66kV斷路器伴熱帶負荷。經計算,變電站啟動所需功率為20kW,容量為10kWh。
4.2風機配置
根據本站站址位置風資源實測結果,并考慮以下因素:
1)站址內設備眾多,高空線纜密布,東西側為進出線方向;
2)作為站自用電風機,不宜距離用電地點過遠;
3)站址區域地形影響;
4)風機安全距離取兩倍塔高,防止意外情況發生時造成周圍建筑、設施二次損害;
5)辦公樓樓頂的光伏設施不能被遮擋,因此風電機組的高度受到限制,不宜超過40m。本站考慮選用1臺50kW風力發電機。
4.3太陽能光伏電池板配置
通過對站址太陽能資源評估成果計算,本區域固定傾角形式的光伏板在傾角為38.4度左右時,接受的太陽能輻射量最大,同時考慮與樓宇的協調性和光伏板間距等,最終決定光伏板傾角為30度。為保證全年真太陽時9時至15時內前后光伏板組件互不遮擋,結合光伏板的尺寸和布置形式,根據冬至日上午9時的太陽高度角和方位角進行計算,得到各光伏板間的南北行距為2m,該間隔同時可以供維護人員過往使用,板與板東西間隔預留5cm。綜合上述布置要求,共布置98塊190Wp光伏板,計18.62kW。經估算,系統25年運行期年平均發電量為24.64MWh,多年平均等效利用小時數為1323h。
4.4儲能裝置配置
考慮儲能裝置的經濟性及變電站內可利用的占地面積,采用蓄電池作為儲能裝置,容量按滿足變電站啟動要求考慮。蓄電池放電功率按20kW、放電時間按0.5h考慮,經計算,考慮一定裕度,蓄電池容量取200Ah。
4.5微網系統的控制與保護
1)監控系統:系統可以監控分布式能源運行數據,調整運行策略,控制運行狀態;
2)控制系統:保證站用電系統優先使用分布式發電裝置發出的電能,并滿足蓄電池智能充放電要求;
3)保護系統:配置有硬件故障保護和軟件保護,保護功能配置完善,保護范圍交叉重疊,沒有死區,能確保在各種故障情況下的系統安全。
5經濟技術分析
根據遼寧利州500kV變電站微網系統的配置方案,同時對原站外電源引接方案進行優化,對站用電微網系統引入進行經濟技術比較。
5.1站外備用電源經濟技術比較
前期設計方案中,站用備用電源采用66kV接網方案,站內外總投資約525萬元。該方案可靠性較高,投資也較高。將站外備用電源優化為從變電站附近的10kV線路“T”接,站內設10kV箱式變電站1座。該方案站內外投資共約為256萬元,比66kV站外電源方案節省投資約269萬元。此方案可靠性比66kV站外電源方案略低,但能夠滿足本站對備用電源可靠性要求。
5.2站用電微網系統投資分析
依托工程微網系統發電裝置總投資約為253.2萬元,總計站用電系統投資509.2萬元,比前期可研方案略低,但由于增加了新型能源發電方式,可靠性水平比可研方案明顯增加。新型能源年發電量約為139.6MWh,每年節約資金139.6MW×0.6元/kwh=83760元,在變電站全壽命周期內,具備可回收性。新型能源產生的發電效益,不但明顯減少了站用電系統電量消耗,也為降低網耗做出貢獻。
6結論
論文關鍵詞:智能電網;電力特色教學模式;電力信息化和智能化
隨著智能電網、綠色能源席卷全球,電力行業迎來了蓬勃發展的新時期,電力不但要信息化還要智能化,電力企業將需要大量高水平的既精通信息技術又有電力專業背景的人才,這給電力大學計算機專業人才培養帶來機會和挑戰。結合電力大學的大電力特色,為培養智能電網急需的高素質復合型人才,開展計算機專業電力特色教學模式的研究和實踐具有重要的意義。為了培養智能電網急需的信息人才,需要開展計算機專業的電力特色教學,首先要開設“電力信息化”課程。
一、我國電力信息化現狀及智能電網的目標
電力信息化是指計算機、通訊等信息技術在電力工業各個環節應用全過程的統稱。我國當今電力信息化現狀是實施電力工業生產過程各個環節的信息化,包括電力工業規劃、設計、施工、發電生產、輸電、變電、配電、用電、電網調度、供電營銷、物資及管理等各個環節。由此可見,信息技術是電力信息化的基礎,各類電力資源的開發和利用是電力信息化的核心。提高電力企業的經營決策水平和經濟效益是電力信息化的宗旨。智能電網將使電力信息化從數字化向智能化發展。智能電網是電力信息化的延續和飛躍。智能電網是飛速發展的信息技術與新能源變革融合在一起的產物。中國的智能電網目標是分三個階段推進:2009年至2010年為規劃試點階段,重點開展“堅強智能電網”發展規劃工作,制定技術和管理標準,開展關鍵技術研發和設備研制及各環節試點工作;2011年至2015年為全面建設階段,加快特高壓電網和城鄉配電網建設,初步形成智能電網運行控制和互動服務體系,關鍵技術、裝備實現重大突破和廣泛應用并自主可控;2016年至2020年為引領提升階段,全面建成統一的“堅強智能電網”,技術和裝備全面達到國際先進水平。
通過分析我國電力信息化現狀及智能電網的目標可見,各國探索智能電網建設的先行策略是信息技術應用。為實現智能電網的戰略目標,電力企業將需要大量高水平的既精通信息技術又懂電力信息化業務的復合型人才,因此,對計算機專業學生開展電力特色教學是非常必要的。
二、電力大學計算機專業電力特色教學模式
面對電力行業信息化飛速發展的形勢,特別是智能電網席卷全球,電力大學計算機專業的教學模式在保有原有優勢的基礎上創建特色,開展以計算機技術為主、電力專業背景為輔的特色教學模式。2010年學校設立了計算機專業電力特色教學模式研究和實踐的教改項目,以實現計算機專業的電力特色及工程應用能力的培養。電力特色教學重點要放在計算機技術和電力專業交叉點上,電力特色教學的先行策略是由電力信息化這門課程承擔此重任。2010年學校將電力信息化課程列入433門核心課程中。修改后的2008版教學大綱中電力信息化這門課程是計算機專業學生的必修課程,這不但要求電力信息化這門課程的內容不斷優化,同時也要求對電力信息化課程的教學進行改革。
電力大學計算機專業電力特色教學模式的后行策略是在電力信息化這門課程改革和研究的基礎上進行課程群建設,開設代表計算機技術和電力專業最新技術交叉點的“電力云平臺”、“電力物聯網技術”等課程,并將“電力信息化”、“電力云平臺”及“電力物聯網技術”三門課程納入到一個課程群來建設??梢婋娏Υ髮W亟待探索并建立適合計算機專業的電力特色及工程應用能力的培養模式。
三、電力信息化課程特點與教學現狀分析
1.電力信息化課程的特點
電力信息化這門課程具有如下特點:
(1)涉及面廣。電力信息化這門課程內容涵蓋電力工業生產發電、輸電、變電、配電、用電、電網調度等全過程的信息化與智能化。課程內容包括發電企業的信息化與智能化、變電站的信息化與智能化、電力調度中心信息化與智能化、配用電生產管理信息化和智能化、電力信息安全技術及物聯網在智能電網中的應用等。
(2)技術先進前沿。電力信息化這門課程內容涵蓋當今信息和電力領域的前沿技術、熱點技術。如在講解變電站的信息化與智能化這部分內容時要詳細分析電力領域的熱點技術IEC61850。在講解電力調度中心信息化與智能化這部分內容時要詳細分析信息領域的熱點技術SOA和電力領域的熱點技術CIM及其在電力調度的應用。在講解物聯網在智能電網中的應用這部分內容時要詳細分析當今信息和電力領域的前沿技術物聯網、智能電網及云平臺。
(3)與電力行業實際工程緊密結合。在講解課程的各部分內容時緊密結合實際工程。如在講解發電企業的信息化與智能化這部分內容時緊密結合發電企業的實際工程,如水電站廠級監控系統、火電站的DCS系統、發電廠?SIS系統、發電廠智能管理信息系統等。
(4)多學科的交叉。電力信息化課程是計算機技術、通訊技術、控制技術、電力系統背景知識的融合與交叉。在講解課程的各部分內容時處處是多學科的交叉,如在水電站廠級監控系統中涉及計算機的網絡通訊技術,涉及控制領域的PLC技術和現場總線技術,涉及水力發電特性專業背景知識等。
(5)電力信息化課程的教學內容是動態的,是與時俱進的,隨著電力信息化和智能化的發展而不斷地補充新內容,沒有現成的教材。當今世界電力信息化和智能化發展非常迅速,如國家電網公司已經開展廣域全景分布式一體化的電網智能調度技術支持系統研制。在講解電力調度中心信息化與智能化這部分內容時就必須補充這部分新技術。
2.電力信息化課程教學現狀分析
(1)沒有現成的教材,課程難度大,師資緊缺。從上述分析的電力信息化這門課程的特點可見,要求老師具備豐富的知識儲備及電力工程經驗。
(2)課程內容與電力實際緊密結合,學生沒有現場工程概念,又是多學科的交叉,學生感覺課程難度大且抽象,學習興趣不足。很多學生很想學好這門課,但他們中只了解信息技術,沒有其他學科技術知識的積累。本課程開設在大三的第六學期,很多學生感覺困難后就放棄了,準備考研復習。
四、電力信息化教學改革的思想和方法
電力信息化這門課程是綜合應用課程,教學思想和方法的改革是必要的,具體措施如下:
1.組建一支優秀的教學團隊
通過引進發掘培養人才,組建一支優秀的教學團隊。吸納不同學科的擁有前沿的信息技術、豐富的電力背景和工程經驗的老師進入團隊,可以根據老師的特長安排講解相應的章節。電力信息化這門課程可由若干老師共同完成。由于國內市場幾乎沒有相關專著和教材,已經組織講課團隊老師撰寫并出版電力信息化教材。教材包含當今電力信息化和智能化最新技術并提供老師們的最新研究成果。該團隊的老師需要及時了解電力行業的信息化和智能化最新動態的最新技術。除了合作項目途徑外,老師要利用一切機會參加合作、進修和交流。通過團隊的力量來解決沒有現成的教材、課程難度大的問題。
2.補充課程中需要的其他學科知識
鑒于計算機專業學生的知識結構比較單一,在學習電力信息化課程時先為學生補充必需的計算機控制與通訊基礎技術知識,包括計算機控制通道接口技術、PLC技術、串行通訊技術、現場總線技術及工業以太網技術等。在學習電力信息化的具體相關內容時為學生鋪墊必需的電力背景知識和工程背景內容,如講解水電站廠級監控系統時要先補充水力發電廠相關內容。通過利用一定的學時補充課程中需要的其他學科知識來降低學生課程學習的難度,使學生能快速全面地了解并掌握電力信息化技術。
3.新技術、新理念的引入
由于沒有現場工程概念,學生在學習電力信息化課程時會感覺抽象、難以理解,老師有必要與時俱進地將新的技術和理念引入課堂中。例如可以引入當今電力行業流行的先進仿真培訓軟件,比如三維變電站仿真培訓軟件,讓學生在軟件上仿真漫游變電站并模擬各種操作。通過仿真軟件讓學生模擬接觸電力工業現場,建立對電力工業現場的感性認識,提高學生的學習興趣。
為了加強學生課后鞏固教學環節,幫助學生消化和應用所學知識,可以將新的理念引入課堂中。借鑒西方本科教學及我國研究生培養的經驗,本課程課后作業鞏固環節可以嘗試不同于常規計算機專業課程的方法。本課程要求學生在課后查閱大量的文獻資料。每章的作業是查閱與本章相關的文獻資料并撰寫提交小論文,期末每個學生制作PPT文件并開展討論。
在學生課后鞏固教學環節中老師起著重要的引導作用。指導本科學生查閱相關文獻資料時,首先要教會學生如何在海量信息中查找到需要的優秀文獻,如何充分利用校圖書館提供的優質庫資源,然后指導學生如何讀文獻,如何寫小論文。要求學生在每章節后閱讀15篇以上相關文獻資料并提交小論文。教師要認真批閱學生的小論文,總結學生容易出現的普遍性問題,在下次寫小論文時提醒學生注意。
4.實施案例教學
新的電力信息化教學實施方案與國內外電力發展緊密結合,既具有理論性又有很強的實用性。此課程在教學方法上必須將理論與工程案例結合,實施案例教學。案例可以來源于實際經典案例,也可以來源于老師們的最新研究的相關成果。在案例教學的過程中要培養學生如何將工程應用問題轉化為計算機問題的能力。如在講解IEC61850和CIM技術時,要剖析IEC61850和CIM是如何利用計算機技術中的面向對象技術來建模的。
關鍵詞 異步風力發電機 軟并網 加速度 晶閘管
中圖分類號:TM614 文獻標識碼:A
0引言
由于風能具有蘊藏量巨大、分布廣泛、清潔無污染和可再生,成本低、占地面積小、建設周期短等優點,使得風力發電從諸多新能源發電技術中脫穎而出。風力發電機組是高度時變的、非線性的復雜系統,其電氣控制系統的有效性和可靠性是風電機組安全運行的關鍵。并網技術是風力發電技術中很重要的一部分,它關系到電網接入的電能質量及風機運行穩定性。因此研究風電并網技術有著極其重要的經濟意義和重大民生意義。
本文以結構簡單、性價比高、成本低且廣泛使用的定槳距失速型風力發電機組中異步發電機為研究對象,對其并網相關技術進行研究。
1異步風力發電機并網方式
異步風力發電機投入運行時,靠滑差來調整負荷,機組的調速精度要求不高,不需要同步設備和整步操作,只要轉速接近同步速時就可并網,控制簡單,且并網后不會產生振蕩和失步,運行穩定,要求不高。但異步發電機直接并入電網時,其沖擊電流會達到其額定電流的6~7倍,甚至10倍以上,該沖擊電流會對電網、風機以及發電機本身造成嚴重的沖擊,甚至會影響其他聯網機組的正常運行。因此,應對發電機并網時的電流加以限制。
目前,異步風力發電機并網的主要方法有直接并網法、準同期并網法、降壓并網法和軟并網法。
直接并網法是在發電機轉速接近同步轉速時直接并網,這樣并網對電網沖擊大,有較大的瞬間沖擊電流,電網電壓下降嚴重。適用于電網容量大、風電機組容量較小的場合。
準同期并網法是在發電機轉速接近同步轉速時,先用電容產生勵磁,使其建立額定電壓,然后調節發電機的相位與電網同步后并入電網運行。其優點是并網沖擊電流較小,電網電壓下降幅度小;缺點是并網所需的整步同期設備增加了機組的造價,且從整步到準同步并網所需的時間長。適用于電網容量比風電機組大不了幾倍的場合。
降壓并網是在發電機和電網之間串電抗器,以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電網電壓的下降幅度,待達到穩態時將電抗器切除。這種并網方式要增加大功率的電阻或電抗器組件,其投資隨機組容量的增大而增大,經濟性差。適用于小容量風力發電機組的并網。
軟并網法則采用雙向晶閘管的軟切入法,得到一個平穩的過渡過程而不會出現沖擊電流,可使并網電流控制在一定范圍內,大幅降低并網時的沖擊電流,增加風機的使用壽命和可靠性。目前,大型異步風力發電機都采用這種并網方法。
2失速型風力發電機的軟并網系統的工作原理
異步風力發電機組軟并網控制系統的主電路由三對反并聯或雙向晶閘管及其保護電路組成,在軟并網過渡過程中,每一時刻,有兩個晶閘管同時導通,構成一個回路。
步電機利用雙向晶閘管進行軟并網的過程如下:當異步風力發電機起動或轉速接近同步轉速時,與電網相連的每一相雙向晶閘管的控制角在180壩?爸渲鸞ネ醬蚩幻肯轡藪サ憧氐乃蚓д⒐艿牡紀角也捅櫻壩?80爸渲鸞ネ皆齟蟆4聳弊遠⑼厴形炊鰨⒌緇ü蚓д⒐芷轎鵲亟氳繽?
當異步發電機轉速小于同步轉速時,異步發電機作為電動機運行,隨著轉速的升高,其轉差率逐漸趨于零。當轉差率為零時,雙向晶閘管已全部導通,這時自動并網開關動作,常開觸點閉合,短接已全部開通的雙向晶閘管。發電機輸出功率后,雙向晶閘管的觸發脈沖自動關閉,發電機輸出電流不再經雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關觸點流向電網。通過控制晶閘管的導通角,來限制異步發電機并網以及大小電機切換時的瞬間沖擊電流,得到一個比較平滑的并網過程。
3仿真與實驗分析
本次對本文所提出的軟并網系統在額定功率為1.1MW風力發電機上做了軟并網實驗,實驗對象為GCN1000型定槳風力發電機。風力發電機組的切入風速為4.8 m/s,切出風速20m/s,額定風速15 m/s;風機葉片數為2,風場空氣密度 1.059Kg/m3。
發電機等效電路如圖1所示。其具體參數為:機端額定電壓VN 為0.69kV,額定容量SN 為1100MVA,額定功率PN 為1000MW,定子電阻R1為6.757 m ,定子電抗X1為80.926 m ,轉子電阻R2為51.531 m ,轉子電抗X2為147.95 m ,勵磁并聯支路電阻Rm為208.80 ,勵磁并聯支路電抗Xm為5.041 ,發電機轉子轉動慣量為45.8kgm2,發電機轉子慣性時間常數為1.2s,發電機轉子額定轉速為1560rpm。
軟并網過程是一個強非線性過渡過程,只有采用基于狀態量反饋來實施閉環控制。傳統軟閉環軟并網即限流式軟并網,主要以電機的定子電流作為晶閘管觸發角變化的根本依據,通過采樣電機定子電流,并與電流限定值進行比較,得出相應的電流偏差值,經過數字PI調節算法,計算出所需要的晶閘管觸發角的調整量。它存在潛在的缺點是:由于導通角最少需要10ms的時間才能改變一次,如果導通角已給出,則在接下來的10ms中電流是不可控的,所以當參數調校不好的時候,可能出現電流忽大忽小的狀態,引起震蕩不穩定。
本次研究改為采集發電機的轉速脈沖,通過快速檢測及運算,得出機組運行加速度,根據加速度的微分特性,達到預測控制的目的,從而實現晶閘管觸發角的精確控制。將導通角從72度階躍變化到180度并持續20ms,斷開并網接觸器,間隔1秒后合上并網接觸器,投入導通角并保持3秒后實驗結束。記錄數據如表1所示。
通過實驗數據可以看出,通過采集發電機的轉速脈沖,然后檢測、運算得出機組運行加速度來控制晶閘管觸發角的這種方法可以很好地達到控制目的,改善了電流忽大忽小,震蕩不穩定的狀態。
當發電機的轉速達到l320 r/min時由PLC(上位機)發出并網指令。整個并網過程中定子電流波形如圖2所示,從實驗波形可以看出,采用基于加速度控制的晶閘管軟并網系統基本可以抑制過大的沖擊電流,而且在整個并網過程中,沒有出現電流電流忽大忽小,震蕩不穩定的狀態。
4結語
本文對定槳失速型風力發電機組軟并網相關技術進行了研究,本次研究通過采集發電機的轉速脈沖,經過運算,得出機組運行加速度,根據加速度的微分特性,達到預測控制的目的,從而實現晶閘管觸發角的精確控制。仿真和實驗結果表明,這種方法可以實現失速型異步風力發電機組的平穩并網,其啟動電流也完全可以滿足異步風力發電機組的并網要求。
(指導老師:吳紅霞)
基金項目:此成果為省級大學生創新創業項目(項目編號:201511798001)。
參考文獻
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[關鍵詞]低壓、理論線損、管理
中圖分類號:O221.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)40-0111-01
一、 線損分析與管理的理論基礎
1、線損的定義
線損是電能在網絡傳輸過程中所產生的有功、無功電能和電壓損失的簡(在習慣上,通常為有功電能損失)"電能從發電企業輸送到電力客戶終端要經過各個輸變電元件,在這個這些傳遞過程中,一方面,由于這些元件存在一定的電阻和電抗,電流通過這些元件時就會造成一定的損失;另一方面,電能在電磁交換過程中需要一定的勵磁功率也會形成損失;另外,還有電力設備的泄漏、計量設備的誤差和管理等方面因素造成的電能損失"這些電能損失的有功部分被稱為有功損失,習慣上稱為“線損”,主要以發熱等形式通過空氣和介質散發掉,有功電能損失電量與輸入端輸送的電量之間的比例或有功功率損失與輸入的有功功率之比的百分比一般被稱為線損率,無功部分一般被稱為無功損失,無功功率的大量傳遞和損失會使系統或用戶的功率因數降低、線路電流增大、有功損失加大、節點電壓降低,并可能導致發變電設備、輸電設備、配電設備等負載率降低"電壓損失一般被稱為電壓降或壓降,它使終端負荷的電壓降低,造成用電設備出力下降,用電效率降低甚至不能正常使用或造成損壞,直接影響電力用戶的電力使用價值和經濟利益"。
2、 低壓配電網理論線損的影響因素
(1) 電網規劃建設布局
電網規劃建設布局影響理論線損因素主要包括電網布局、電壓等級選擇、設備選擇、電網設備配置等。
(2)電網技術因素
電網技術影響理論線損因素包括 :調壓、調頻、調容技術既設備生產技術、無功補償技術、滇王工程設計安裝技術等,它主要指對線損具有影響的不同裝備技術。
(3) 運行管理因素
運行管理因素也是影響電網理論線損的主要因素,大致包括如下幾個方面 :電網的運行方式、供電設備設施的維護、慣常抄表方式、供電設施健康狀況及日常管理中的一些其他因素,諸如人情電、關系電,甚至是竊電、線損統計口徑等因素。
(4)外在因素
外在因素是影響線損的因素之一,但是其影響力不可小視。這些外在條件主要包括 :氣象條件、電力設備生產材料、負荷特性等不受電網規劃建設及運行管理影響的因素。
3、線損管理范圍
線損管理的范圍主要包括:(1)配電線路損失;(2)配電變壓器損失;(3)低壓線路損失;(4)配電線路無功以及低壓無功補償管理;(5)配電線路和低壓線路的電壓損失管理。
二、 降低0.4kv線損管理的措施
1、實施專業管理,提高線損水平
(1)建立線損管理工作流程
線損管理工作流程確定了線損管理工作從制定并下達目標、措施到完成線損管理目標的各個環節。
(2)確保流程正常運行的人力資源保證
降損節能領導小組由公司經理任組長, 主管副經理任副組長,營銷部、生產技術部、調度所、輸變電工區主任為成員;線損管理歸口部門為營銷部,設立一名專職線損管理人員;生技部、調度所、輸變電工區為線損管理的職能管理部門, 各設一名兼職線損管理人員負責相關線損管理工作; 供電所為 10 kV 及以下線損管理執行部門,由供電所營銷員負責線損管理工作。
(3)關鍵節點說明
線損管理領導小組制定年總體目標、措施計劃等,以正式文件印發;人資部負責線損管理監督制約、考核激勵及保證; 歸口管理部門根據線損管理領導小組制定的總體目標、措施計劃等,將季度指標、措施計劃及35 kV,10 kV 分線路指標,0.4 kV 分臺區指標分解下達到各供電所;分級專業管理即 10 kV 及以下由用電營銷管理、生技管理,35 kV 線損由調度運行管理、生技管理、輸變電管理、營銷管理;分級分專業上報管理目標和措施計劃、統計報表;公司線損歸口管理部門是營銷部,負責線損管理方面規章制度的制定實施,并制定和分解線損計劃指標,加強計量管理,開展計量改造工作,有針對性地開展用電檢查工作,加強客戶端無功電壓管理,督促指導客戶安裝無功補償裝置;在線損管理流程中生產技術部負責合理安排停電檢修計劃, 加強對設備檢修質量的管理,做好降損技術措施的制定、實施和檢查工作,做好電壓無功管理工作;在線損管理流程中調度所制定并實施 35 kV 電網經濟運行方案,充分利用無功優化控制系統,開展電網潮流計算,采取各種措施降低網損; 供電所做好配網的線損統計分析工作, 同時開展三相負荷測試、 調整及低壓無功就地補償、對居民客戶推廣更換智能電能表等工作。
2、 應用新技術完善管理線損統計體系
(1)設t理論線損計算軟件
由于基層單位在經營過程中,根據負荷狀況要更換、增加配電變壓器或縮短供電半徑,增加線路分支,改變運行方式,這就需要及時對10kV、0.4kV線路作出理論線損計算,作為分析線損和下達指標的依據;同時通過理論計算對不合理的線路結構、變壓器及時進行更換,以期實現變壓器及線路經濟運行。
(2)無功功率的合理分布
在有功功率合理分配的同時,應做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠距離輸送。應對各種方式進行線損計算制定合理的運行方式;應當合理調整和利用補償設備提高功率因數。提高負荷的功率因數,可以減少發電機送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸的無功功率,使線損大為降低,而且還可以改善電壓質量、提高線路和變壓器的輸送能力。應當根據電網中無功負荷及無功分布情況合理選擇無功補償容量和確定補償容量的分布,以進一步降低電網損耗。
(3)確定環網的合理運行方式
是合環運行還是開環運行,以及在哪一點開環都與電網的安全、可靠和經濟性有關。從增強供電可靠性和提高供電經濟性出發應當合環運行,但是合環運行會導致繼電保護復雜化,從而使可靠性又受影響。開環運行應根據網損計算結果選擇最佳解列點。
(4)電力網的合理運行電壓
電力網的運行電壓對電力網中元件的空載損耗均有影響。一般在35kV及以上供電網絡中,提高運行電壓1%,可降損1.2%左右。提高電網電壓水平,主要是搞好全網的無功平衡工作,其中包括提高發電機端口電壓、提高用戶功率因數、采用無功補償裝置等。在無功平衡的前提下調整變壓器的分接頭。對于低壓電網其空載損耗很少,宜提高運行電壓。由此可見,在電網運行中,大量采用有載調壓設備可以在不同的負荷情況下合理地調整電網的運行電壓。
3、 完善制度體系,規范線損管理
制定和修訂了 《景縣供電公司節能降損管理辦法》、《計量管理制度》、《線損分析例會制度》和《景縣供電公司線損考核辦法》。 同時,對營銷工作 112 個危險點及預控措施進行了梳理并匯編成冊, 確保在指標管理、抄核收管理、統計分析及績效考核管理等方面做到有章可循。
低壓配電線損管理事關配電網絡的穩定性和安全性,也事關廣大人民的根本利益,是國家民生工程的重要內容。但其本身又是一項長期而持續的任務,不可一蹴而就。我們每個人都應該加強對其的認識,自動參與到降損的活動中來。
參考文獻
[1] 淺談如何降低線損異常率 - 城市建設理論研究(電子版),2012(24).
[2] 期刊論文 淺談如何降低線損異常率 - 中國信息化 ,2013(10).
關鍵詞:微電網 現狀 前景
【分類號】:F426.61
我國在微電網方面的研究,目前主要區分了微電網與分布式電源間的關系,明確了微電網現階段研究中的關鍵問題,并對微電網的控制策略、優化與穩定運行等展開了初步研究與仿真試驗,另外,根據微電網的典型特征和運行特性給出了建立國內微電網標準體系的建議等。
一、微電網提出的背景
近年來,為適應快速發展的經濟需要,電力部門以及發電企業逐年加大發電側的投入,建設內容主要集中在火電、水電等大型發電廠上。因此,能源供需與環境的矛盾日益突顯。同時國家電網也啟動了智能電網和特高壓的建設,電網規模不斷擴大,現已逐步發展成集中發電、遠距離輸電的超大互聯網絡系統。但隨著遠距離輸電的不斷增大、使得受端電網對外來電力的依賴程度不斷提高,電網運行的穩定性和安全性趨于下降,而且難于滿足多樣化供電需求。
分布式發電技術具有低污染、高能源利用率等優點,但其控制困難、單機接入成本高,大量接入可能會對電網造成沖擊,影響電能質量和系統的安全穩定等特點也極大地影響了分布式電源的應用。大電網往往采取限制、隔離的方式來調度分布式電源,以期減小其對大電網的沖擊,并對分布式電源的入網標準做了規定,當電力系統發生故障時,往往都在第一時間將分布式電源退出運行,大大限制了分布式發電技術的充分發揮。
為協調大電網與分布式電源(DG)的矛盾,充分挖掘DG的價值和效益,在本世紀初,學者們提出了一個解決方法,即將DG及負荷一起作為公共配網的一個單一可控的子系統――微電網,以充分挖掘分布式發電的價值和效益。
二、微電網的主要特點和優勢
微電網是相對傳統大電網的一個概念。從微觀看,微電網可以看成是小型的電力系統,它具備完整的發輸配電功能,可以實現局部的功率平衡與能量優化,它與帶有負荷的分布式發電系統的本質區別在于同時具有并網和獨立運行能力。從宏觀看,微電網又可以認為是配電網中的一個“虛擬”的電源或負荷,相對于外部大電網表現為單一的受控單元,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。
通過微電網的結構和定義可知,微電網技術是新型電力電子技術和分布式發電、可再生能源發電技術和儲能技術的有機結合。具有以下主要特點:
(1)微網提供了一個有效集成應用DG的方式,繼承擁有了所有單獨DG系統所具有的優點。
(2)微網作為一個獨立的整體模塊,不會對大電網產生不利影響,不需要對大電網的運行策略進行修改。
(3)微網可以以靈活的方式將DG接人或斷開,即DG具有“即插即用”的能力。
(4)多個DG聯網的微網增加了系統容量,并有相應的儲能系統,使系統慣性增大,減弱電壓波動和電壓閃變現象,改善電能質量。
(5)微網在上級網絡發生故障時可以孤立運行繼續保障供電,提高供電可靠性。
三、微電網的核心技術
從微電網整體來看,目前微電網的關鍵技術主要包括:新能源的接入、電力設施、控制技術、儲能技術、并離網與運行控制等技術。
1. 并網技術方面。微電網有孤島運行與并網運行兩種方式。相對于孤島模式,并網運行時微電源可以始終運行在最大功率點處,電源逆變器輸出電能必須滿足電網電壓幅值、頻率和相位一致。微電源并網發電既能最大限度合理地利用新能源,又能解決用戶不斷增長的用電需求。微電網與大電網并網之后,二者之間相互影響。微電網技術能夠解決傳統分布式電源的分散接入、單獨并網所帶來的整體不受控問題,有利于提升電網可控性。有利于在孤島運行與并網運行之間平滑切換。并網逆變器在并網運行時起到了關鍵作用,保證了電力系統的穩定運行。并網穩定運行與控制成為微電網的核心甚至影響著了微電網的發展,將更加利于中國未來電力系統發展和超高壓電網的建設需求。
2. 儲能技術方面。儲能是實現微電網可靠運行的重要手段。儲能技術到目前為止國內的研究已經取得了重大突破。目前,從技術成熟度來看,鉛酸蓄電池是目前最佳選擇。
3. 優化調度方面。微電網是一個多對象、多目標的聯合體。從需求側方面,基于實際風光資源和微電網運行成本數據,采用模糊評價函數并以河北承德風力發展基地全年發電量數據為算例得出結論:在滿足負荷需求和分布式電源出力限制的前提下,可提高了全網經濟性和安全性。
四、微電網目前面臨的主要問題
1. 技術相對不成熟
目前微電網項目尚處于試驗示范階段,僅在極個別示范區、海島有所應用,從規劃設計、設備選型到投產運行等各方面均面臨著諸多問題。很多微電網設備是新研制產品,不能滿足實際需求,缺乏現場經驗。微電網監控與能量管理系統目前尚處于研發階段,功能不完善,無法滿足運行管理要求。
2. 國家政策不完善
微電網的建設離不開國家政策的支持,雖然政策環境支持微電網并網,但對電網企業的合理補償存在較大欠缺,電網企業利益無法得到保證。關于微電網建設、運營模式,政府相關政策尚不清晰。
3. 標準規范不完善
目前,分布式電源已有相應的國際標準,國內標準正在制定及完善中,但對于微電網接入、規劃設計、建設運行和設備制造等環節缺乏相應的國家層面的技術標準、管理規范。
4. 投資及運維成本高
為滿足微電網孤網運行要求,實現自身電力電量平衡,要求配置的儲能裝置容量占總容量的80%以上,但目前儲能系統建設投資成本較高。微電網監控平臺及能量管理系統目前尚處于開發試運行階段,投資成本高。微電網運行維護需培訓專門的微網運行維護人員,承擔微網所有設備的運行維護責任,尤其對于偏遠地區或孤立海島的微電網,相較一般電網運維成本高。
五、微電網發展前景
1. 保證微電網的經濟運行
經濟性問題是當前發展微電網需要解決的首要問題。微電網的建設勢必將會引起人們對微電網的成本及收益的思考。有研究表明,微電網后期發電成本會以每年6%至10%的趨勢下降。所以前期應主要通過財政補助來實現微電網成本回收。
2. 新型電動汽車與微電網結合
電動汽車在接入微電網時具有兩方面作用:首先,充電時可作為是負載;其次,也可作為電源對微電網進行供電。
電動汽車不僅減少了微電網投資費用,而且提高了供電的可靠性。
3. 積極加大新能源微電網的建設
新能源微電網代表了未來能源發展趨勢,是能源生產和消費革命的重要措施,是推進能源發展及經營管理方式變革的重要載體,是“互聯網+”在能源領域的創新性應用,對推進節能減排和實現能源可持續發展具有重要意義。同時,新能源微電網是電網配售側向社會主體放開的一種具體方式,符合電力體制改革的方向,可為新能源創造巨大發展空間。風、光、天然氣等各類分布式能源多能互補,具備較高新能源電力接入比例,可通過能量存儲和優化配置實現本地能源生產與用能負荷基本平衡,可根據需要與公共電網靈活互動且相對獨立運行的智慧型能源綜合利用局域網。
六、結語
微電網作為一項新技術,在目前處于探索階段,但是在經濟方面存在著巨大的發展潛力。雖然微電網的建設存在著前期投資較大、居民接受情況等一系列問題,但微電網發展的趨勢是不變的,尤其是微電網在節能減排、提高用電效率等方面存在著的巨大優勢。
參考文獻:
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【關鍵詞】智能電網;電力市場;產業化;可再生資源
1引言
在新的社會環境下,電網的運行面臨著嚴峻的挑戰,在網絡的促進下,智能電網應運而生。在新能源的運用成為主流的今天,智能電網很好地解決了傳統電網耗能嚴重的問題。智能電網可謂是新世紀的一項重要的科技創新。
2智能電網建設
2.1智能電網的本質
智能電網的建設普遍以原有的物理電網為建設基礎,打好底子,再輔以“計算機技術”“信息技術”“傳感技術”等對傳統電網的各個環節進行聯通,從而建立起結構優化的智能電網系統[1]。智能電網的建設,對電網運作輸送的電量及電能質量等都能有所保障,對提高電網運作的安全性、可靠性更是功不可沒。
2.2智能電網的優勢
智能電網擁有實時在線監測系統,能及時發現故障隱患,并將故障進行隔離,從而將故障控制在最小范圍,隨后在較短時間內通過自我修復處理故障,使系統恢復正常運作。智能電網運用了先進的計算機技術和信息技術,將原有的系統進行了優化,在運行中,有效提高了電網的工作效率,并降低了運營成本。
2.3我國智能電網的建設
我國智能電網的建設主要由國家電網公司主持進行,以建設“堅強的智能電網”為口號,聯合各級電網協同發展,建設以特高壓電網為基礎的、數字化、全自動化、人機交互的高科技堅強智能電網,從而從基礎上改變現有的電網供電系統存在的問題,為社會的發展需要,以及居民用戶等提供優質、高效并且節能的電力資源。智能電網整體規劃如圖1所示。
3智能電網建設與電力市場的關系
3.1智能電網建設增加電力網絡的可靠性
智能電網運用了新的電力技術,彌補了現有電網技術的漏洞,對電網的運作運行能夠進行準確的監督,從而減少設備的故障機率,也就降低了效能損失。因此,智能電網的應用對電力市場的發展是一種強有力的支撐,對電力市場的可持續發展有著非常重要的作用。同時,智能電網的建設對當下電力市場的革新也起到了一定的推動作用,促進了我國電力事業的快速發展[2]。
3.2智能電網建設提高電力市場改革效益
通過智能電網信息的實時傳遞,能及時地反饋給電力市場中的各方,對維護市場各方的利益有著積極的作用。智能電網系統能實時監控電力系統內用電量的“峰、平、谷”各個時期,電量控制更加便捷,從而合理安排各時段的用電量。智能電網利用新型可再生資源進行發電,在電能傳輸方面又能降低能耗,因此,在環保節能方面智能電網更勝一籌,從長遠可持續發展的角度上看,智能電網的建設對電力市場的改革存在積極的作用[2]。
3.3智能電網建設增進電力市場的產業化進程
智能電網的建設改變了傳統電力行業的模式,同時也集合了不同的行業。智能電網的建設是需要各方的積極參與的,智能電網集合了“計算機技術”“信息技術”“新型設備”等,不論技術方面,還是電網所用的設施設備,都需要其他行業的支持,使電力市場的產業鏈逐漸向其他方向延伸和拓展。智能電網的建設,使電網內的電能從輸送到入戶,形成了高效快捷的產業鏈。鏈條上整合了“互聯網產業”“新能源產業”“家電業”“交通運輸業”等行業,使電力市場在縱深上進行發展,促進了智能電網產業的發展進程,促進電力市場逐步走向市場化和產業化。
3.4智能電網建設為電力市場帶來發展新方向
智能電網的建設目標是“低碳、環?!?,改變了傳統的電力行業的產業路子,在原本只追求經濟效益的發展道路上,增加了對環保效益的追求。今后的電力市場將向綠色環保方面逐步轉變,不斷向建設綠色的電力市場方向發展。
4我國電力市場的發展方向
我國國家電網在主持進行電力行業改革工作時,根據我國的基本國情,以建設“堅強的智能電網”為口號,聯合各級電網協同發展,建設以特高壓電網為基礎的、數字化、全自動化、人機交互的高科技堅強智能電網,從而從基礎上改變現有的電網供電系統存在的問題,為社會發展的需要,以及居民用戶等提供優質、高效并且節能的電力資源。具體來說,我國電力市場的發展方向包括以下幾點:(1)通過智能電網的建設,完成提高電網運作效率和傳輸能力的任務,增加電網運作的安全性和可靠性;(2)不斷完善電網的設施設備,提升電能源的利用率,使電網在運作過程中保持穩定高效的狀態,增加經濟效益;(3)對于新能源的開發力度要進一步加大,整合新能源資源,盡一切可能高效地運用新能源進行電力生產,逐步形成綠色環保的新型電力市場。
5結語
電力市場始于傳統的電力行業,智能電網的產生為電力市場注入了新鮮血液,隨著智能電網的普及應用,電力市場也逐步走向市場化,電力市場的改革隨之穩步向前。電力行業有其固有的自身特點,依靠這些特點,在今后的發展中與智能電網逐步融合,二者必將相互促進,共同發展,共同為電力行業帶來新的氣象。
作者:張宏宇 單位:國網吉林大安供電有限公司
【參考文獻】