21世纪的美国配电系统.pdf

江苏省 电力公司 2002年第4辑 江苏省电机工程学会 江苏省电能质，研讨会-2002文选 (总第48辑) 21世纪的美国配电系统 摘 里 EMU(英国电力研究院u)电力技术路标”创新计划是全面规划一个直至21世纪中期的电力前景蓝田.随着数字化经济 的日益精确要求、开放电力市场的启动、现代分布式发电和自备电厂的引入以及目前输电和配电网的饱和，翰电的功能变得越来越 复杂.目前正在研究解决上述问厄的一个更为充裕、灵活和精确的配电基本结构的前景己经显现. 关锐词臀 电力市场直流配电网络电能质it 随着电力负荷的迅速增长和数字化社会对电能质量要求的提高，系统的管理 (特别是配电)将更 加困难，只有通过应用先进的科技技术才能满足。1992年美国能源政策法要求输电线路公开通道， 联邦能源调整委员会发布了888号和889号规定，制定了电力批发的若干规定并鼓励独立的系统操 作者。 目前，电力批发市场正在不断扩大，而北美的输电系统已达稳定的边界。除了批发市场以外，几个 州已开始启动零售通道，使用户有权选用不同的供应商。结果不少新的竟争者进入零售市场.提供一系 列的定制式服务.现存的配电系统并不是设计成支持多个供应商或为增值服务的，例如为用户的重要设 备提供高质量的电力。 不少基础设施包括运输、电信、油气和财政系统都依赖电力系统获取能源。未来电力工业与其它公 用事业的计算机在能源网和信息网上联结，这就可能受到人为错误行为和有惫攻击的伤害，为此，有必 要进行电力系统内部以及电力系统与其它行业间的合作。 及时进行技术投资，就可以建立一个充裕的配电系统来支撑数字化经济。将输电系统升级是美国经 济增长和维持生产力优势的关键。这种技术优势除了改造美国电网外，还可以促成发展中国家现代输电 系统的建立，这包括远距离和城市输电能力。技术上的投资可以在世界上发展最快的地区的电力市场、 远距离输电和终端用户服务中产生新的商业机遇。洲际输电将成为现实，这就解决了地区间的电力供需 的不平衡.建立这样一个全球电网可以支持所有参与国家的共同经济发展，提供一种更加符合环保要求 的多种发电方式的组合. 1先进的控制技术 到2020年，估计全北美需要一个整体的、数字控制的输电网，用来精确地、可靠地输送大量电力， 并且管理呈指数增长的商业贸易。 建立这样一个大型洲际输电网的控制，已经迈出了第一步。例如，高压电子FACTS(灵活交流输电 系统)控制器，已配里在几个公用电网工程中，用来增加单回线路的容量并提高整个系统的稳定性。传 统机电控制器对于交流实时控制太慢，结果出现回路过载和瓶颈问题.FACTS控制器可以实现快速控制， 增加或减少某条线路的潮流，缓和输电系统拥塞，还可以通过抵御暂态干扰而提高系统的可靠性;允许 输电线的负荷接近其发热极限，有效地提高输送能力。 新型半导体材料(如硅碳化合物、稼氮化合物和薄膜钻石)能显著降低FACTS的费用，用其开发的 集成电路是电力电子替代品的基础.由新型材料制造的可以快速关闭的晶闸管最早可在2001年实现。这 种晶闸管将降低交流值流转换器的价格，以实现异步的交流系统间的直流联系，并且拓展远距离直流 输电的应用。 尝试对洲际电力系统的控制，包括FACTS工具的广泛使用，需要收集广泛的在线分析的实时数据。 第一个基于卫星通讯的大范围测量系统(WAMS)，已在美国西部电网建立。但要对WAMS得到的数据进 行在线分析，要用大型并行计算机。要对一个主电力系统完成一次稳定性分析需花20min，而实时控制 必须要求在几分之一周芳一内完成上述分析。综合FACTS.WAMS和在线分析共同促成一个洲际的集成 化电力网预计在2010^2015年间实现。 另一个降低输电费用的方法是使用超导输电电缆。1986年开发的陶瓷类氧化物的新型高温超导 (HTS)材料，使超导电缆用便宜的液态氮代替液态氮来冷却，制造费用有可能变得较合理。单相HTS电 缆己投入试验室试验，首家3相24kV公用电力电缆计划将于今后2年内在底特律的爱迪生公司展示. 下一步将研究发展RD计划，使用织纹氧化物薄膜来降低HTS的价格和研制HTS电缆的同轴结构。 估计用于直流的同轴超导电缆只须士50kV的电压就可输送5000MW 的电力，其商业应用预计在2010 年~2015年实现。