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追溯历史,最初的输电方式是直流输电。由于不能直接给直流电升压,于是人类发明了三相交流发电机和变压器。从此,交流输电普遍代替了直流输电,并确立了交流输电的主体地位,从而形成了今天普遍被采用的交流电网。
交流电网的安全稳定性问题是电源、输配电网络和负荷的整体特性的表现形式,随着电力系统的规模迅速扩大,交流大电网的安全稳定性问题日益突出。
新能源替代常规能源是必然趋势
为了解决上述问题,直流输电又重新受到人们的重视并得到了较快的发展。但从总体上讲,交流电网仍将在相当长时间内占主导地位。
近些年以来,人们已经开始意识到,发展以可再生能源为主的新能源以替代常规能源是必然的趋势。由于可再生能源主要利用模式是发电,这些发电系统又由于其资源特点和发电模式而与常规能源发电系统具有很大的不同,从而对电网带来了革命性的挑战,主要体现在以下几个方面。
由于可再生能源的主要利用方式是发电,未来电网的规模将比当前有成倍的增长,如果仍然以交流模式为主导,则电网的不可预知性和安全稳定性问题越突出。
由于可再生能源资源具有间歇性和不稳定性的特点,且其发电模式(特别是太阳能光伏发电与风力发电等)与传统发电模式有根本性的不同,进而对交流电网的安全可靠运行带来重大挑战。
由于可再生能源具有分散性的特点,靠近负荷侧就地利用的分布式发电也将是一种重要的方式;这就是说,未来的电力用户也将是电力供应方,分布式发电采用什么样的运行模式与大电网并网运行,也将是未来电网面临的重要课题。
随着可再生能源逐步替代化石能源,目前以化石能源为基础的能源消费系统将采用电力(例如,电动汽车将采用电池),这就使得未来电网的负荷构成及负荷特性也与目前电网有很大的不同。
研究分析表明,从改变电网的运行模式入手,即实现从以交流为主的模式向以直流为主的模式的转变,可以为未来电网面临的问题提供最为合理的解决方案。理由如下。
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