电力系统的伟大成就及发展趋势

发表时间:2020/9/18   来源:《中国电业》2020年13期   作者:马明
[导读] 结构合理、安全高效的电力系统是衡量社会和经济发展水平的重要标志
        马明
        广西电网有限责任公司贵港供电局?广西贵港  537100
        摘要:结构合理、安全高效的电力系统是衡量社会和经济发展水平的重要标志。针对大量电能的转换与传输需求,逐步形成了现代电力系统。比如,我国、北美、欧洲等都建立了地理覆盖范围极广、负荷容量极大的跨区域互联电网。然而,随着传统电力系统的发展,逐渐暴露出一些难以克服的困难与障碍。一方面,随着电网的扩展,输电距离不断增加,输电电压等级不断升高,原有的电网发展模式逐渐受到了原理、技术、安全、经济等方面的制约;另一方面,新的发电设备、新的传输技术、新的用电负荷设备不断涌现,与原有电网在功能、接口、服务等方面都存在较大的冲突。
        关键词:电力系统;伟大成就;发展趋势
        引言
        随着我国用电负荷提高,跨区域、大容量、远距离特高压直流输电工程集中投产,电力系统形态及运行特性发生了重大变化,电力系统安全面临着诸多新问题,如电源电网发展规划不协调、交直流电网发展不协调、新能源大规模集中并网带来不稳定性、自然灾害和外力破坏频发,发生大面积停电事故的风险加大等。
        1电力系统伟大成就
        1.1电力系统对第二次工业革命的影响
        第一次工业革命实现了机器对手工劳动的替代,把人类社会推向“蒸汽时代”,生产力水平得到了巨大提高。以“强电”的广泛应用为标志的第二次工业革命则进一步将人类社会由“蒸汽时代”推进到“电气时代”,实现了人类生产力的又一次重大飞跃.如前所述,自19世纪末期发电机、电动机相继问世以及大容量远距离输电技术出现以来,电力系统得到了迅猛发展,电能规模化生产、传输与应用得以实现.由于电能便于与机械能、热能、光能、磁能等不同形式的能量相互转换,且在可控性、安全性、使用效率等方面具有无可比拟的优势,电力逐渐取代蒸汽动力成为最重要的能源形式。在冶金、建筑、机械、化工、纺织等领域,电动机提供了比蒸汽机更大的生产力,将19世纪的初级工业形态发展成为现代工业体系。内燃机和电车的相继研制成功,使交通运输走向繁荣,这又促进了生产资料输送以及产品分销,工业生产由此进入了电气化大机器时代。企业越来越大,生产效率越来越高,工业总产值超过了农业总产值,成为社会经济的主体。此外,围绕电力应用的各种新技术、新发明层出不穷,社会经济、政治、生活、文化无不受到深远影响,人类社会从“蒸汽时代”全面进入了“电气时代”。
        1.2电力系统对第三次工业革命的影响
        电力系统对以“弱电”的广泛应用为标志的第三次工业革命的诞生与发展具有重要推动作用。首先,由于电力系统的快速发展以及电能从“强电”往“弱电”方向延伸,产生了通讯、信息等新型工业部门,发展了微电子技术、传感技术、通信技术、信号处理技术、计算机技术、数值计算、仿真模拟等新型技术,从而引发了第三次工业革命的萌芽。其次,电力系统广泛互联、开放互动的特征,为早期信息技术的发展提供了成功的范例。再次,电力系统对广域测量、高速传感、高性能计算等计算机与信息技术的巨大需求,促进了第三次工业革命的深化发展。此外,电力系统作为最大的能源供应平台,为电子通信、电子商务等信息相关行业提供了能源保障,推动着工业文明不断向更高的层次和水平演进。
        1.3电力系统对第四次工业革命的影响
        电力系统对以能源革命为核心的第四次工业革命具有重要影响。近年来,可再生能源、人工智能、虚拟现实、量子信息、生物基因等技术的快速发展引发了新一轮的技术浪潮,人们普遍认识到第四次工业革命已经来临。但相对于前三次工业革命而言,第四次工业革命的技术特征更为多样,目前仍未形成一个统一的定义。从根本上看,科技发展乃至工业革命的目的无非是满足人类更高层次的需求以及摆脱环境对人类活动的束缚。一方面,随着社会的进步,人类在物质、精神等方面的需求不断提高,需要通过生物基因技术获得更健康的身体和更长的寿命,通过人工智能弥补人类体力和脑力的局限,通过虚拟现实满足更丰富的精神体验等。

另一方面,传统的能源利用方式因能源短缺与气候变化问题加剧而难以为继,通过能源革命摆脱人类对传统化石能源的依赖已迫在眉睫.从这个意义上说,能源革命将会在第四次工业革命中起到最基本(也是最重要)的作用,否则人类的生产与生活将会受到越来越大的限制,其他高层次的物质与精神追求更无从谈起。电力系统作为能源革命的主要支撑,是多元化能源生产、消纳、利用的枢纽和基础平台,关系到能源革命的成败。从这个意义上说,电力系统的发展将对第四次工业革命的走向产生至关重要的影响。
        2电力系统发展趋势
        从整体来看,电力系统的自动化是电力系统发展的永恒趋势,其主要内容涵盖“发电控制自动化”、“配电自动化”、“电力调度自动化”,在20世纪50年代之前,我国电力系统自动化发展装置单一、局限,进入了60年代后,电力系统达到了上千万瓦,并大力应用远程通信技术,到了80年代,计算机在电力系统中得到了广泛应用,电网实时监控系统诞生,各类继电保护、自动调节装置也得到了广泛应用。在未来阶段下,电力系统会朝着如下几个方向发展:
        2.1分布化、新能源
        分布化也是电力系统的未来发展重要方向,是在用户周围设置发电装置,这类装置能够实现自行发展,可以保障用户的正常供电。在各类因素的影响下,环境恶化问题日益严重,能源枯竭,在这一背景下,各个国家都在积极发展新能源。如太阳能、风能、地热能等,这类新能源的应用,对电力系统的运行带来了新的挑战。在下一阶段,电力系统也从以往的分布式朝着集中式发展,借助各类新型能源,满足了环保、节能要求,通过分布式装置的应用,提高了各类新能源的利用率,也让电力供应更加节能、稳定。
        2.2图形化展示与控制
        在传统电力系统中,在电力调度、管理中,会产生大量数据,这类数据处理难度高,也会耗费大量的时间和人力,在信息化时代中,信息量逐年递增,在电力系统,也出现了大量数据,应用单一的处理技术,工作上存在诸多不便。而借助图形化技术,能够让繁杂的信息以图形方式来呈现,让电力系统的管理变得更加便利、轻松。在未来的自动化发展过程中,智能计算机的应用将占很大比重。通过智能计算机,高速运算大量数据信息,高效获取图像信息,对于电力系统的图形化发展发挥着重要作用。
        2.3智能化、远程化
        在以往的电力系统中,人员管理范围有限,应用的平台是工业计算机、扩展测控法,控制能力不佳。在网络技术的成熟下,这一控制系统也将会被远程网络控制替代,对于研究人员而言,也要主动掌握先进网络技术的应用方法,促进技术的发展与革新,应用各类移动终端,以满足远程、高质量控制要求。利用远程网络控制系统,让电力系统控制变得自动、智能,既能够降低成本,也可以节约宝贵的空间。
        结语
        电力行业要保障人们的正常用电,电力系统自动化发展方向已成为必然。提高电力系统自动化水平,充分利用新技术,实现电力系统的自动化智能化管理,是经济发展提出的客观要求。
        参考文献
        [1]吴克河,王继业,李为,等.面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究[J].中国电机工程学报,2019,39(4):966-979.
        [2]刘振亚,张启平.国家电网发展模式研究[J].中国电机工程学报,2013,33(7):1-10,25.
        [3]周孝信,陈树勇,鲁宗相,等.能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J].中国电机工程学报,2018,38(7):1893-1904.
        [4]刘振亚.中国电力与能源[M].北京:中国电力出版社,2012.
        作者简介:马明(1985-10-14),男,汉族,吉林双辽人,本科,工程师,主要从事电网生产项目管理相关工作。
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