超導電力技術在未來智能電網應用研究

胡開勝

摘 ?要：伴隨電力系統的快速發展，越來越多的智能化技術設備應用到電力系統當中，智能電網成為電力事業發展的重要方向。隨著智能電網的逐漸發展建設，隨之而來的是超導電力技術在智能電網中得到了廣泛應用，應用前景被一度看好，在未來智能化電網中將會派上用場。

關鍵詞：超導電力技術;智能電網;應用

前言

社會發展中對于電能需求越來越大，促進了電力企業的長足發展，當前的技術還不能滿足電力工業的發展。電力企業開始嘗試使用新技術設備，其中超導電力技術的應用具有顯著成效，對于提高電力系統的運行效率、提升運行的安全穩定性發揮了不可替代的重要作用。

1 超導電力技術概述

超導電力技術是應用物理學中的電力原理，利用超導體材料的物理性質，與電力工程相結合的一門新技術。近些年來超導電力技術得到了西方國家的高度重視，美國把這門技術納入到制定的電網規劃當中，計劃借助其技術在全美進行骨干電網的建設，由此將其技術擺在了突出位置。眾多學者一致認可在21世紀中超導電力技術會成為電力工業一種為數不多的高新技術儲備，一些發達國家也一致認為高溫超導電力技術將會是未來電力工業發展的一大趨勢，具有重要的經濟戰略意義[1]。

我國對于超導電力技術同樣給予了高度重視，各大高校極力研究超導技術，并取得了很大進步，但是仍然與發達的國家在技術水平上有很大的差距。但是無論怎樣，發展超導電力技術已經成為電力工業的發展趨勢，無論如何我國都不會放棄對這項技術的研究。

超導電力技術研究內容紛繁復雜，與多種學科領域有著緊密的聯系，對于研究工作還存在著很大的困難。在未來高溫超導產品是在其技術發展而來的主要產品，對于保證供電系統的安全可靠性，提高電網電能質量都有著意義深遠的作用。

2 超導電力技術在未來智能電網中的應用

2.1 提高系統小干擾穩定性

盡管在未來可再生能源是世界工業生產最主要的使用方向，將會有更多的可再生能源應用到智能電網當中，我國還是按照大電網、大機組的發展方向，遠距離大容量的電能輸送是我國智能電網主要處理的建設工作，使得系統運行的動態安全性大為降低。

小干擾是否穩定與在一定區域內聯絡線的功率振蕩有著很大關系。如果超出功率限制的部分在輸電系統中能夠得到實時補償，能夠做到當過低的功率時釋放一定的功率，當過高的功率時吸收一定的功率，這樣就可以使得聯絡線功率達到平穩狀態，小干擾穩定性也就會得到相應的提高。在大規?；ヂ撓到y中有儲能系統的設置，儲能系統起到在短時間內快速充電和放電的作用，支持有功與無功功率的提供，可以實時地對線路功率通過附加阻尼控制器來完成，阻尼系統振蕩[2]。

增強互聯系統中的電氣聯系同樣能夠提高系統動態穩定性，通常采用大于500kV的特高壓輸電系統來增強電氣聯系。但是特高壓輸電系統的設計制造較為困難，特別是在電纜上設計制造的要求極為嚴格苛刻，因此超導材料制成的電纜為增強電氣聯系，從而提高系統動態穩定性發揮了重要作用。由超導材料制成的電纜具有損耗小、傳輸容量大等優點，是提高電能傳輸切實可行的解決方法。在超導情況下超導電纜技術的阻抗很小，由此增強了互聯系統的電氣聯系，大大提高了小干擾安全性。

2.2 提高系統暫態穩定性

智能電網的“智能”重點體現在針對影響電力系統的不安全因素具有自治與自我治愈的能力，能夠從根本上保證安全穩定可靠的電網運行。在未來為了更好地促進電網發展，要求在智能電網中能量流動具有雙向性，這就要求新技術設備能夠對電力系統擾動起到良好地緩解消除作用。

大型超導儲能裝置在大型電網系統中以其反應快速的特點，對于控制暫態穩定起到了很重要的作用。在發生故障情況下迅速進行有功與無功，增加了系統的可靠性，與大電網穩定裝置相比，還具有過剩能量回收的優點，不至于使過多的資源流失。超導儲能系統被看做是一種具有靈活性的交流輸電系統，具有強大的功能，使暫態穩定性大為提升。

當發生故障的時候，暫態穩定性能夠及時將故障部分隔離，當故障不能及時得到隔離，對于暫態穩定性的研究是無稽之談。短路電流水平隨著電網容量逐漸擴大而提高，如果按照短路水平進行對電氣設備的設計，設計制造的成本將會增加，嚴重情況下會影響到選型?，F今從運行方式與電網結構方面考慮降低短路電流，勢必會花費一筆巨大的費用，產生系統運行不穩定的問題。近年來針對短路電流現象的限制，采用了超導故障限流器進行對其限制，是一種新興的技術設備，可以在短時間內將零電阻轉換成高阻值，使短路電流現象得到有效地控制，體現出對于保證快速準確性的暫態穩定要求。

所以針對上述對于系統暫態穩定性的論述中可以知道，超導故障限流器對于保證暫態穩定性具有重要的作用，該技術設備猶如堅固的天然屏障能夠將故障問題很好地隔絕，以免系統運行不再受故障的打擾，能夠對不平衡的有功功率進行補償，極大地促進了系統暫態安全穩定性能的長久性。

2.3 提升電網的抗打擊能力

電網系統的正常運行也會受到外界因素的影響，外界因素包括自然環境與人為因素的影響，這就要求電網要對外界因素有良好地抵御能力，在受到外部打擊的情況下，仍然能夠保持系統的正常穩定運行。

對于抗打擊能力，重要一點是重要負荷的供電，中小型的超導儲能系統在配電系統中具有很多優勢，如反應速度快等特點，可以在特殊緊急情況下作為備用的電源保護敏感負載。針對電網的抗打擊能力，在系統受到外部因素的影響下，重要負荷還能夠進行大量電力的輸送。超導電纜技術運行電壓比較低，所以運行中低電壓的情況下，超導電纜充當起了搬運工的角色，將巨大的電能傳入城市負荷中心。即使輸電走廊受到了較為嚴重的破壞，也能夠維持重要負荷正常持續的供電。所以超導電纜對突如其來的情況，對外界因素的抗打擊方面有著廣闊的應用前景。

2.4 提升電網的電能質量

在信息化技術快速發展的今天，電網電壓不穩定的波動對于信息系統的正常運行，對工業產品的質量都有著不可小覷的影響。超導儲能設備起到了調節有功和無功功率，通過功率的調節功率因數進行調節，對瞬時波動起到很好地控制作用，促使電網頻率穩定下來，電網次諧波振蕩達到平衡狀態，這使得供電質量得到了改善，這是超導儲能設備在配電方面發揮重要作用的體現[3]。在輸電方面，大型超導儲能裝置對于提升大功率遠距離輸變電系統的電網電能質量也具有重要作用。為了避免頻率波動，其裝置進行瞬時吸收與釋放能量，促使電壓波動小，保證電壓的穩定性。

3 結束語

綜上所述，文章從兩個方面對超導電力技術在未來智能電網應用展開了論述。第一部分是對超導電力技術基本概念的論述，可以知道超導電力技術是超導材料與電學工程相結合發展而來的一種重要技術。第二部分從四個方面對其技術在未來智能電網中的應用，可以看出超導電力技術在未來智能電網中的應用體現在提高系統小干擾穩定性等。作為一種經濟戰略意義的高新技術，未來在外界因素抵御能力等方面將會有很大的改觀。目前其技術的應用還處于探索階段，不過對此應抱以十足的信心，相信通過長期夜以繼日的深入研究，其技術將會更加成熟，得到更廣泛的應用。

參考文獻

[1]姚永嘉.淺析智能電網在電力技術及電力系統規劃中的應用[J].山東工業技術，2014，22：231.

[2]張利.智能電網中的電力設計技術分析[J].科技展望，2015，4：101.

[3]鄭健超.故障電流限制器發展現狀與應用前景[J].中國電機工程學報，2014，29：5140-5148.