21世纪的电力前沿技术

分布式电源

分布式发电装置(Distributed Generation)是指功率为数千瓦至50 MW(兆瓦)小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。

由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，�泵篮臀髋沸矶喙乙丫龆ㄒ话悴辉傩私ㄐ碌氖涞缦呗贰S谑牵苯影仓迷谟没Ы缘姆植际椒⒌缱爸帽愠晌恢痔娲桨浮F浯危氪蟮缤浜希植际降缭纯纱蟠蟮靥岣吖┑缈煽啃裕稍诘缤览：鸵馔庠趾Γɡ绲卣稹⒈┓缪⑷宋苹怠⒄秸┣榭鱿拢种匾没У墓┑纭<幽么罂笨耸�1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。人们认识到，如果能有与电网配合的分布式电源在运转，供电可靠性将会大大地提高，一些灾难性后果是可以避免的。

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机、微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池，具有良好的环保性能。

微型燃气轮机是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96 000 r/min(转/分)，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极，负氧离子通过两极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器(又称为燃料重整器)。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。

燃料电池有以下优点：有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%;处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1 s内跟随50%的负荷变化;噪音低;可以实现实际上的零排放;省水;安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统。

灵活的交流输电系统(FACTS)

灵活的交流输电系统(FACTS)是20世纪80年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。专家们预计，未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合，以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来，灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。

尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能，但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有：工程造价比常规的解决方案高，因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于FACTS技术;FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置控制系统的协调配合问题;FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题;FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为，FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。

随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低，可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。