专升本毕业论文

摘 要 能源资源和负荷需求的逆向分布及能源结构的战略性调整，决定了中国未来输电网架结构必须在受端系统、送端系统以及1000——3000km的输电系统上有根本性的突破。本篇主要论述了高压直流输电的应用实例、中国的电力网结构和互联、其他一些欧美国家对未来电力网的构想。 然而在我国，70%以上的煤炭资源和大部分非水可能再生能源分布在内蒙古、山西、西藏等西部地区，而2/3的能源需求集中在东、中部地区。能源与负荷的不平衡强烈要求我国发展大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发。全国电网互联是我国电网发展的必然趋势，这就能使我们享受更多的电网互联会带来许多不容轻忽的利益。本文全面的了高压直流输电的优缺点，以及国际国内运用高压直流输电的各种实例，从事实出发，让我们更清楚明白清晰准确地去运用高科技、运用新手段、运用新知识、从而沿着更利于我们发展的方向前进。 关键词：输电    电网    高压直流 目  录 摘要    1 第1章  高压直流输电    3 1.1 直流输电的发望    3 1.2 直流输电的未来展望    3 1.3 外国直流输电联网    4 第2章  高压直流输电    7 2.1 电网的发展格局    7 2.2 中国的实际问题和具体解决    9 第3章  国际上的发展趋势    11 3.1 欧洲“Super Smart Grid 2050”输电网架结构    11 3.2 美国“Grid 2030”输电网架结构    11 第4章  结束语    13 第5章  参考文献    14 第1章  高压直流输电 1.1 直流输电的发展 电力技术的发展是从直流电开始的，早期的直流输电是直接从直流电源送往直流负荷，不需经过换流。随着三相电交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流电所取代。由于变压器可方便地改变交流电压，从而使交流输电和交流电网得到迅猛发展，并很快占据了统治地位。但是直流还有交流所不能取代之处，如远距离电缆送电、不同频率电网之间的联网等。 目前，“西电东送、南北互供、全国联网”，是我国电力发展的总趋势。电网互联，采用直流“背靠背”方式，有利于电网稳定性提高。随着全国联网步伐的加快，作为大区互联的西北——华中、华北——华中、东北——华北、华中——南方等的直流“背靠背”工程，也逐渐步入实施阶段。 我国的“西电东送”工程正通过北、中、南3大通道向前推进。北通道的主要任务是内蒙古西部、山西、陕西的煤电基地和黄河上游的公伯峡、拉西瓦等水电站的电力送往京津唐地区。中通道将沿长江展开，可开发22座水电站。随着这些阶梯级水电站的开发建设，将有数千万千瓦的强大电力源源不断送往华中、华东、和福建以及广东等地区。专家预言，全部工程建成后，中通道将可能成为世界上输电规模最大、直流线路最密集的输电通道。南通道以开发云南、贵州、广西的水电为主，以开发贵州等地火电为补充，向广东等东部用电负荷中心送电。 1.2 直流输电的未来展望 我国“十五”期间规划的直流工程出三沪、贵广二回外，还有四川德阳——宝鸡500km、2-3GW（2010年投产）。据初步规划今后15年间，远距离大型水电工程大部分采用直流输电送出。预计到2020年我国直流输电工程约27项，总容量超过60GW其中背靠背四个，容量2.76GW。 根据规划我国直流输电主要是远距离大容量工程，需建设几个背靠背联网工程，远距离输电工程达1800km，估值刘输电宜用更高一级电压等级。监狱线路通道日趋紧张，在长江三角洲等发达地区需考虑同塔多回直流线路。 电源和负荷的分布特点必然形成多换流站的送、受端系统，故需充分利用直流输电控制特性实现各直流工程间的联合控制，以最大限度地保护系统稳定。 全国电网互联是我国电网发展的必然趋势,这是因为电网互联会带来诸如错峰、水火电互补、功率紧急支援等一系列效益。但也有可能因联网方式选择不当而造成一定程度的经济或技术性能上的损失。联网方式主要有两种:高压交流和高压直流。高压直流输电具有许多优点,如用作远距离输电方式时没有交流输电方式的同步运行稳定性问题,可避免交流联网时短路容量的增加,互联网间可以异步运行,有利于互联网各自的调度和运行；在某些情况下还可减少事故时互联网相互间的影响等。同时,随着技术的进步,晶闸管设备价格下降和可靠性提高,直流输电方式(包括远距离输电和背靠背联接)往往受到人们的青睐,尤其是在经济体制改革并向市场化过渡的今天更受到关注。但是,直流输电也存在着各种各样的问题,对其若无充分的认识,则可能造成难以弥补的后果。因此,近年来印度、挪威、欧洲等地区高压直流联网经验是值得我们注意和借鉴的。 1.3 外国直流输电联网 1）印度区域性电网互联规划 目前印度电力系统由北部、西部、南部、东部和除东北部五个区域性电网组成。东部和东北部同步运行外,其它区域网均独立运行。 存在的主要问题 存在的主要问题之一是能源和负荷中心分布不均,如东部和东北部水力资源较丰富,但负荷发展不快,而南部负荷发展迅速,但能源几乎开发完毕,须从区外大量受电,需建立一些区域间的联络线；问题之二是由于缺乏资金,新建电源不足以跟上负荷迅速发展的需要。 区域电网互联方式选择 联网方式主要有交流联网和直流联网两种选择。从经济观点出发,自然交流同步联网应为优选方式,但基于上述原因,各区的旋转备用几乎为零,大多数时间内区网的频率均维持在较低的水平。鉴于目前这种情况,交流同步联网几乎是不可能的。由此，选择直流异步联网的方式是势在必行的。如果是从电源点经长距离、大容量送往负荷中心的,则采用直流双极的方式。但目前大多数情况是传输交换功率较小,输电的时间也较短,仅作为事故时支持用,故宜采用直流背靠背联网。从技术经济性能比较,采取这种联网方式的优点主要有:费用相对较低；与点对点的直流双极输电不同,由于直流背靠背联接前各网须配备相应的交流输电线,因而可利用这些输电线供给中间负荷点；易于双向调节区域间潮流；需要时,随时可通过旁路转换成交流联接。 目前印度电网的现状与我国极为相似,故国内部分专家建议我国大区电网的互联方式也采用如同印度的直流联网方式。(背靠背)联网的方式，印度大区电网之间目前采用直流是鉴于各网运行频率相差太大之故,实在是不得已而为之。而我国电网并不存在此类问题,况且一旦印度电网的运行频率有所改善, 印度电网的中期规划仍将联成统一频率的电网(除南部网外),因此我国大区电网的互联方式, 出于经济性的考虑,不宜一律采用直流联网的方式,只要技术上允许,可以采用交流联网的方式应尽量采用交流联网方式。但须注意,联接点不宜太多,以便事故时可方便地解列,或在必要时改换成直流背靠背联接方式,以减少所联各网相互间的影响。 值得借鉴之处 采用750kV交流线及2个背靠背高压直流换流站；利用原有交流线以及在波兰和白俄罗斯间的背靠背高压直流换流站。由于在目前的情况下, 各国频率调节过程不同, 因而在西欧的UCPTE电网与俄罗斯的UPS系统间采用交流同步联网是不可能的。经对上述几种直流互联方案的比较,虽然尚未得出最终结论,但采用多端直流系统似乎较为经济。 2）东西欧间采用5端高压直流系统实现联网的模拟分析 1992年年底,俄罗斯、白俄罗斯、波兰和德国的电力公司签署了一项,为了传输大量的电能,利用各自的电厂备用容量以及优化发电,同意将电网进行互联,具有5个换流站的高压直流系统。 多端直流系统概况 随着三峡电力系统的建设及今后西南水电基地的开发,我国电网中高压直流输电线的多个受端逆变站集中在某一地点的现象也会出现,上海地区即是一个最典型的例子。上海南桥、练塘和江苏常州,这三个逆变站距离较近(尤其是前两者),也容易引起同时性的换相失败和重复性的换相失败,加之规划中的三条直线总容量为  7. 2GW,如果一旦同时失去,对系统的影响是很大的。特别是今后西南水电的开发,仍有可能通过高压直流输电方式,将电能送至上海地区,逆变站数目的增加更加大了故障的可能性及严重性,因而有必要在规划阶段对此类问题进行深入研究,研究的首要问题是选择一个具有适当模型的计算机软件(如NATOMAC程序),同时也可利用适当的模拟装置(如电力部电科院的三峡电力系统仿真中心),以进行比较。其次是须选择适当的措施。例如可以临时性的降低直流线功率； 应用 SVC作为事故时及事故后的电压支持；采用新的更为复杂的直流系统控制策略；改变换流站的位置,加大换流站间的电气距离等。其中直流系统控制策略。 方案中的多端直流系统是一个5端直流系统,即由5个双极换流站组,每极有两条并行的直流架空线组成,直流电压为±500kV ,每极的额定功率为2GW,直流电流为4000A,总输电容量为4GW。由于每极有二回线,因而设有直流断路器,当某一回直流线发生故障时,可通过断路器将故障线段切除,并行运行的线段承受全部输送功率。 多端直流输电的最关键的技术是各换流站的控制逻辑设置及相互间控制的协调。每个换流站的控制是由两个电流控制回路和两个电压控制回路组成,并带有最小电流控制器,以维持故障时的最小直流电流( 如 10% )。总体的控制逻辑为: A 站是按控制电压的整流站考虑,B、C二站按控制电流的整流站考虑, 而D 、E二站则是按控制电流的逆变站考虑。此外,还设有主控制器,其主要任务是平衡各站间的功率,并分配各站的电流指定值,同时当直流回路的功率变化时需协调有关的功率变化值及变化速率,换流站故障后须确定临时的潮流值。 多端直流系统是一个较为先进但又较为复杂的系统,随着技术的发展及实际联网的需要,它正在越来越多地引起各方面的兴趣和注意。我国西南水电的开发和外送方案选择中,也可以考虑这种方案。这种技术的关键点在于如何选择一个适当的控制策略,以协调各站的运行和相互配合,另一重点是必须考虑具有高度的可靠性,以确保故障时系统的完整性并减少相互间的影响,当然,能否制造合乎要求的直流开关及其他设备,也是必须考虑的。另外,选择一个好的计算程序无疑是保证计算结果正确可信的基础。 第2章  电网的格局 2.1电网发展格局 我国的电网将以 2000 年之前初步形成的7个跨省市大区电网和5个独立省网的格局进入21世纪。随着三峡电网的建设，将逐步加强电网的互联，形成以三峡电站为中心的，连接华中、华东、川渝3个地区电网的我国中部电网。随着华北煤电基地的开发，实现华北和东北、华北和山东省网互联；华北和西北电网之间随着宁夏和内蒙古矿口电厂开发以及陕西神府煤电基地送电华北而联网，初步形成以华北电网为中心，包括西北、东北和山东的中国北部电网。而南方联合电网也将随着红水河、龙滩、澜沧江、小湾等水电开发和贵州煤电基地的开发，和云南电力外送的增加，从而进一步加强南方电网的结构。北、中、南三大电网之间也将进一步加强南北联网，北部和中部以及中部和南部将是先以“效益型”为主，后以“送电型”为主的多点联网，到2020年可初步形成除新疆、西藏、台湾之外的，以三峡电网为中心的全国统一的大区互联电网。这一电网的形成，将实现我国水电“西电东送”和煤电“北电南送”的合理能源流动格局，同时，北部、中部电网之间的互联，除送电之外还可获得以火电为主的北部电网和水电比重大的中部电网之间的水火调剂的效益；以 及可获得北部电网黄河流域和中部电网长江流域之间的跨流域补偿调节效益。而中部电网和 南部电网的互联，也将获得中部电网长江流域和南部电网澜沧江、红水河流域之间的跨流域。