电力系统技术

到2010年，随着三峡输电系统的建成，在我国中部形成沿长江流域，包括川渝、华中、华东电网在内的三峡交直流电力系统，预计总容量接近200GW。与此同时，北方的华北、东北、西北电网实现互联；南方电网进一步加强。届时，全国形成北、中、南三大互联电网的格局。通过它们之间的互联，预计2020年左右基本实现全国联网。随着东部地区核电的建设，西部巨型水电和坑口火电的开发，全国范围的远距离输电和电网互联得到进一步加强。我国电力系统的发展，是世界电力系统发展的重要组成部分。我国电力系统发展面临的大容量、远距离输电和大电网互联问题，是我们未来10-20年内要解决的主要问题。环境保护制约和电力体制改革的影响也现实地提上日程，必须引起我们高度重视。面对当今世界和我国电力系统发展的巨大挑战，我们必须研究开发面向21世纪的先进电力系统技术。传统技术和电子信息技术、电力电子技术、先进控制理论及技术等高新技术的进步为这一目标的实现提供了坚实可靠的基础。结合我国实际的具体研究开发目标可有如下四个方面。

一、大容量交/直流输电技术当前我国的现实任务是提高500kV交流输电线路的输送能力，应积极研究500KV同塔双回或紧凑型线路的技术。在500kv紧凑型线路方面，由华北电力集团公司牵头组织的工程化研究已取得成果，并应用于实际的线路工程，应积极研究采用线路的串联电容补偿技术。近期阳城一江苏的500KV线路建设我国第一座500kV串联电容补偿站，对此，希望能进一步实现国产化，并在其他工程上推广应用。应进一步开展大容量高压直流输电的研究。直流输电以其输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点受到电力部门的欢迎。我国除葛-南线于1990年早已投运外，容量为1800MW的天生桥-广州1500KV直流输电工程正在建设。三峡-华东的第一条直流输电线路的建设在积极筹备。可以预见，直流输电在我国有进一步应用的前景。但在技术上，直流输电还存在着控制系统技术复杂、与交流输电系统相配合时可能诱发次同步谐振等问题。对此，还要在交/直流系统相互配合协调方面做大量的试验研究工作。关于500kV以上交流输电，是采用800KV(750KV)级还是1000KV级的电压水平问题，笔者认为应根据实际需要决定。如我国西北电网已建成较强的330kV系统，当前因黄河水电和陕北大型火电的开发和外送，330KV电压等级已无法满足输电的需要，急需提高电压等级。对330KV系统而言，国外经验一般认为上一个电压等级以750KV级较为合适。加拿大魁北克电网于1965年投入其735KV系统；美国AEP电力公司于1969年建成765KV线路，其后巴西伊泰普工程也于80年代建成765kV输电系统。因此，可以认为750KV电压级输电无论设备还是系统都有成熟的技术和经验。如经论证适合于我国西北电网，则应决策着手开始建设。至于1000Kv特高压输电，亦不应排除在我国应用的可能性，特别是对未来金江水电开发大规模外送，亦存在着比直流输电更为优越的可能性。因此，1000kV级的特高电压技术，作为技术储备仍应开展必要的研究。二、灵活交流输电(FACTS)技术FACTS是电力电子技术在电力系统中应用的重要方面。作为在交流输电系统中引入的可控制的一次设备，FACTS装置的应用可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。特别是可以实现电力系统动态过程中相量角度的控制，为未来电力系统动态和稳定性控制的新策略提供了必要手段。FACIS技术的概念自80年代后期提出以来，有关学术研究、技术开发和工程实践已取得大量成果。对此笔者在1995年的一篇文章中曾有论述。自那时以来，FACTS技术的开发和工程应用又有新的发展。具有对电压、阻抗、相位综合控制功能的统一潮流控制器(UPFC)的示范工程(并、串联装置容量各160MVA)即在美国AEP电力公司投运，其并联装置已于1997年建成。我国已开始对FACTS技术进行有系统的研究开发，其中对500kV超高压输电线路可控串联补偿(TCSC)的研究取得阶段成果。结合伊敏-冯屯500kV输电线路的研究表明，采用25%串联补偿电容的可控串补装置，可显著提高暂态稳定水平和阻尼振荡能力。对我国下一步FACTS技术研究开发的主要目标，笔者认为首先应在前一阶段研究工作的基础上，对TCSC和STATCOM(静态补偿器或称先进静止无功补偿电源ASVG)进行工程化研究开发、促进实际工程的实施。同时，应开展对具有综合控制功能的UPFC和IPC(相间功率控制器)的研究开发。对FACTS的系统应用理论，则应进一步开展系统建模和分析、系统控制策略等的研究。三、大电网互联的运行控制技术大电网互联及跨国联网的发展趋势，连锁反应稳定性破坏和大面积停电事故的教训，使人们对大电网互联运行的控制问题给予了格外关注。国际大电网会议第38、29等7个专业研究委员会曾于1996年专门召开讨论会，探讨了建立更有效电网的电力系统控制保护的新策略。结合我国电网实际，笔者认为如下研究工作应进一步加强：1．互联电力系统低频振荡控制的研究对电网互联运行安全的最大威胁是运行稳定性的破坏。电力系统稳定按性质可分为三种：功角稳定、电压稳定和频率稳定。其中功角稳定又分暂态稳定和系统低频振荡。