未来智能电网超导电力技术的运用
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摘要：伴随电力系统的快速发展，越来越多的智能化技术设备应用到电力系统当中，智能电网成为电力事业发展的重要方向。随着智能电网的逐渐发展建设，随之而来的是超导电力技术在智能电网中得到了广泛应用，应用前景被一度看好，在未来智能化电网中将会派上用场。
社会发展中对于电能需求越来越大，促进了电力企业的长足发展，当前的技术还不能满足电力工业的发展。电力企业开始尝试使用新技术设备，其中超导电力技术的应用具有显著成效，对于提高电力系统的运行效率、提升运行的安全稳定性发挥了不可替代的重要作用。
1超导电力技术概述
超导电力技术是应用物理学中的电力原理，利用超导体材料的物理性质，与电力工程相结合的一门新技术。近些年来超导电力技术得到了西方国家的高度重视，美国把这门技术纳入到制定的电网规划当中，计划借助其技术在全美进行骨干电网的建设，由此将其技术摆在了突出位置。众多学者一致认可在21世纪中超导电力技术会成为电力工业一种为数不多的高新技术储备，一些发达国家也一致认为高温超导电力技术将会是未来电力工业发展的一大趋势，具有重要的经济战略意义[1]。我国对于超导电力技术同样给予了高度重视，各大高校极力研究超导技术，并取得了很大进步，但是仍然与发达的国家在技术水平上有很大的差距。但是无论怎样，发展超导电力技术已经成为电力工业的发展趋势，无论如何我国都不会放弃对这项技术的研究。超导电力技术研究内容纷繁复杂，与多种学科领域有着紧密的联系，对于研究工作还存在着很大的困难。在未来高温超导产品是在其技术发展而来的主要产品，对于保证供电系统的安全可靠性，提高电网电能质量都有着意义深远的作用。
2超导电力技术在未来智能电网中的应用
2.1提高系统小干扰稳定性
尽管在未来可再生能源是世界工业生产最主要的使用方向，将会有更多的可再生能源应用到智能电网当中，我国还是按照大电网、大机组的发展方向，远距离大容量的电能输送是我国智能电网主要处理的建设工作，使得系统运行的动态安全性大为降低。小干扰是否稳定与在一定区域内联络线的功率振荡有着很大关系。如果超出功率限制的部分在输电系统中能够得到实时补偿，能够做到当过低的功率时释放一定的功率，当过高的功率时吸收一定的功率，这样就可以使得联络线功率达到平稳状态，小干扰稳定性也就会得到相应的提高。在大规模互联系统中有储能系统的设置，储能系统起到在短时间内快速充电和放电的作用，支持有功与无功功率的提供，可以实时地对线路功率通过附加阻尼控制器来完成，阻尼系统振荡[2]。增强互联系统中的电气联系同样能够提高系统动态稳定性，通常采用大于500kV的特高压输电系统来增强电气联系。但是特高压输电系统的设计制造较为困难，特别是在电缆上设计制造的要求极为严格苛刻，因此超导材料制成的电缆为增强电气联系，从而提高系统动态稳定性发挥了重要作用。由超导材料制成的电缆具有损耗小、传输容量大等优点，是提高电能传输切实可行的解决方法。在超导情况下超导电缆技术的阻抗很小，由此增强了互联系统的电气联系，大大提高了小干扰安全性。
2.2提高系统暂态稳定性
智能电网的“智能”重点体现在针对影响电力系统的不安全因素具有自治与自我治愈的能力，能够从根本上保证安全稳定可靠的电网运行。在未来为了更好地促进电网发展，要求在智能电网中能量流动具有双向性，这就要求新技术设备能够对电力系统扰动起到良好地缓解消除作用。大型超导储能装置在大型电网系统中以其反应快速的特点，对于控制暂态稳定起到了很重要的作用。在发生故障情况下迅速进行有功与无功，增加了系统的可靠性，与大电网稳定装置相比，还具有过剩能量回收的优点，不至于使过多的资源流失。超导储能系统被看做是一种具有灵活性的交流输电系统，具有强大的功能，使暂态稳定性大为提升。当发生故障的时候，暂态稳定性能够及时将故障部分隔离，当故障不能及时得到隔离，对于暂态稳定性的研究是无稽之谈。短路电流水平随着电网容量逐渐扩大而提高，如果按照短路水平进行对电气设备的设计，设计制造的成本将会增加，严重情况下会影响到选型。现今从运行方式与电网结构方面考虑降低短路电流，势必会花费一笔巨大的费用，产生系统运行不稳定的问题。近年来针对短路电流现象的限制，采用了超导故障限流器进行对其限制，是一种新兴的技术设备，可以在短时间内将零电阻转换成高阻值，使短路电流现象得到有效地控制，体现出对于保证快速准确性的暂态稳定要求。所以针对上述对于系统暂态稳定性的论述中可以知道，超导故障限流器对于保证暂态稳定性具有重要的作用，该技术设备犹如坚固的天然屏障能够将故障问题很好地隔绝，以免系统运行不再受故障的打扰，能够对不平衡的有功功率进行补偿，极大地促进了系统暂态安全稳定性能的长久性。
2.3提升电网的抗打击能力
电网系统的正常运行也会受到外界因素的影响，外界因素包括自然环境与人为因素的影响，这就要求电网要对外界因素有良好地抵御能力，在受到外部打击的情况下，仍然能够保持系统的正常稳定运行。对于抗打击能力，重要一点是重要负荷的供电，中小型的超导储能系统在配电系统中具有很多优势，如反应速度快等特点，可以在特殊紧急情况下作为备用的电源保护敏感负载。针对电网的抗打击能力，在系统受到外部因素的影响下，重要负荷还能够进行大量电力的输送。超导电缆技术运行电压比较低，所以运行中低电压的情况下，超导电缆充当起了搬运工的角色，将巨大的电能传入城市负荷中心。即使输电走廊受到了较为严重的破坏，也能够维持重要负荷正常持续的供电。所以超导电缆对突如其来的情况，对外界因素的抗打击方面有着广阔的应用前景。
2.4提升电网的电能质量
在信息化技术快速发展的今天，电网电压不稳定的波动对于信息系统的正常运行，对工业产品的质量都有着不可小觑的影响。超导储能设备起到了调节有功和无功功率，通过功率的调节功率因数进行调节，对瞬时波动起到很好地控制作用，促使电网频率稳定下来，电网次谐波振荡达到平衡状态，这使得供电质量得到了改善，这是超导储能设备在配电方面发挥重要作用的体现[3]。在输电方面，大型超导储能装置对于提升大功率远距离输变电系统的电网电能质量也具有重要作用。为了避免频率波动，其装置进行瞬时吸收与释放能量，促使电压波动小，保证电压的稳定性。
3结束语
综上所述，文章从两个方面对超导电力技术在未来智能电网应用展开了论述。第一部分是对超导电力技术基本概念的论述，可以知道超导电力技术是超导材料与电学工程相结合发展而来的一种重要技术。第二部分从四个方面对其技术在未来智能电网中的应用，可以看出超导电力技术在未来智能电网中的应用体现在提高系统小干扰稳定性等。作为一种经济战略意义的高新技术，未来在外界因素抵御能力等方面将会有很大的改观。目前其技术的应用还处于探索阶段，不过对此应抱以十足的信心，相信通过长期夜以继日的深入研究，其技术将会更加成熟，得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]姚永嘉.浅析智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用[J].山东工业技术，2014，22：231.
[2]张利.智能电网中的电力设计技术分析[J].科技展望，2015，4：101.
[3]郑健超.故障电流限制器发展现状与应用前景[J].中国电机工程学报，2014，29：5140-5148.
作者:胡开胜 单位:湖北科技学院