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中国下一代输电技术:高温超导、气体绝缘,谁更领先

SF中文 2023/7/29 20:41:01 责编:梦泽

本文来自微信公众号:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF

不管是生活的方方面面,还是生产、办公、农耕、做实验,我们都需要电。保证用电是一项巨大的民生工程,而完善输电技术,减少输送过程中电能的损失,提高供电的安全性和稳定性,是这个民生工程的重要部分。

文 | 闻静

现代社会的运转需要基本的电能供应,这样才能满足人民日益增长的美好生活需要;炎热的夏天、寒冷的冬天,我们都要面对用电高峰的忙乱;为了我们的地球家园,我们积极地开发各种新能源,让它们更多地接入传统的电网中,直到最后完全取代化石燃料。

考虑到以上几个问题,各个国家及地区都在努力发展安全、稳定、高效、节能的输电技术。这篇文章就来盘点几个具有可观前景的下一代输电技术。

“跟网型”向“构网型”的转变

电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统、能量管理系统、储能变流器以及其他电气设备构成。储能变流器主要有两种控制技术,即跟网型控制技术与构网型控制技术。

跟网型储能系统会跟随电网需求输出电能,无法提供主动同步支撑,难以适应高比例新能源并网需求。而构网型储能系统则不仅能为电网提供稳定电压源,还可主动平抑新能源发电波动,具有系统惯量、电压与频率支撑能力强等优势,还可以在极端环境下提升电力系统的运行稳定性和电网接纳新能源能力。

今年 1 月,由国家电网青海电科院联合中国电力科学研究院有限公司共同开展的全球首次构网型光储系统并网性能现场测试顺利完成。

2023 年 6 月,由电建核电公司承建的华能莱芜储能电站一期 100 兆瓦 / 200 兆瓦时设计施工总承包项目在华能山东莱芜电厂实现全容量并网,标志着世界首座百兆瓦级分散控制构网型独立储能电站正式投运。

柔性直流输电技术

柔性直流输电是新一代的直流输电技术,在风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景得到充分发展和工程应用,其输电能力已经达到特高压等级,与传统直流输电相当。

柔性直流输电能主动构网,给电网提供强的支撑能力。但是受限于器件的通流能力,柔性直流输电的输送容量还无法达到传统直流输电的最高水平。

目前,在我国已建成南汇、厦门两端、南澳三端等柔性直流输电工程,但由于国外公司的技术垄断,核心元件 —— 柔性直流输电配套电容器产品长期依赖进口。

为摆脱这一困境,2020 年,受国家电网公司委托的辽宁亿金电子有限公司专门与阜新高新控股共同成立了金朗(阜新)电容器有限责任公司,全力攻坚柔性直流输电配套电容器产品项目。

今年 7 月,金朗(阜新)电容器有限责任公司自主研发的柔直电容器产品一次性通过了国家级权威质量检验机构 —— 中国电科院电力工业电气设备质量检验测试中心严格的型式试验。

7 月还有一个好消息,界首个高压(220 千伏)大容量柔性低频输电工程杭州亭山-中埠柔性低频输电示范工程现场,世界首台 72.5 千伏及 252 千伏 20 赫兹低频 GIS(Gas Insulated Switchgear,即气体绝缘金属封闭开关设备)设备成功并网运行。

这是当前世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性低频输电工程,不仅实现了杭州富阳、萧山两大负荷中心互联互通,同时也充分体现了技术可行性,为中远距离海上输电、藏区柔性交流联网、新能源接入等新的输电模式奠定了技术基础。

高温超导输电技术

高温超导输电技术被誉为下一代电力传输战略性技术,理论上是零损耗。但要实现零损耗,得克服很多困难。

2021 年 1 月,南方电网深圳供电局的科研团队经过 4 年的攻关,成功研发出国内首条 10 千伏 400 米级三相同轴高温交流超导电缆。同年 9 月,该电缆正式投入使用。

这条新型超导电缆直径仅 17.5 厘米,输电容量高达 43 兆伏安,相当于可同时满足 4 列时速 350 公里高铁的用电需求,输电能力是常规电缆的 5 倍

今年 2 月,南方电网深圳供电局又宣布 10 千伏三相同轴高温交流超导电缆顺利通过了大负荷测试,标志着超导常态化工程应用又向前了一步。

气体绝缘输电线路

气体绝缘输电线路(GIL)是一种大容量、高电流、刚性的输电设备,具有输电容量大、传输损耗小、抗自然灾害能力强、占地面积小、电磁环境友好等优点,适合于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、架空线、电缆、变压器等设备间的连接。

2018 年 8 月,作为世界上首个在重要输电通道采用特高压交流 GIL 输电技术的工程,苏通 GIL 综合管廊工程全线贯通。苏通 GIL 综合管廊工程是穿越长江的大直径、长距离隧道之一,总长 5468.5 米,是国内埋深最深、水压最高的 GIL 工程。

未来 GIL 输电技术可在经济发达地区电力新建和改扩建、大型新能源接入系统、水电站送出等方面发挥重要作用。

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关键词:技术输电

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