將電能從發(fā)電廠傳輸?shù)截?fù)荷的過(guò)程中總會(huì)有損耗。這些損耗使總的電力負(fù)荷增大，也增大了 額外的發(fā)電量，造成能源的浪費(fèi)。輸配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗隨電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、發(fā)電廠的位置、發(fā)電量 的大小、負(fù)荷的位置與負(fù)荷大小的變化而不同。為提高輸配電網(wǎng)的運(yùn)行效率，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，研 究人員發(fā)明了許多新技術(shù)。這些技術(shù)可以分為三類：提高輸電容量的新技術(shù)、輸配電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè) 計(jì)與運(yùn)行新技術(shù)和提高電氣設(shè)備效率的新工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
提高輸電容量，優(yōu)化利用發(fā)電資源 建設(shè)新的交流或直流輸電線路，升級(jí)現(xiàn)有線路和使現(xiàn)有線路的運(yùn)行逼近它們的熱穩(wěn)定極限，是提高輸電容量的三種主要方法。 當(dāng)采用架空輸電線路，遠(yuǎn)距離大容量傳輸電能時(shí)，高壓直流輸電線路(HVDC)的效率比高壓交流輸電線路更高一些。在同樣的電壓等級(jí)下，HVDC 系統(tǒng)的輸電容量是交流線路的 2 到 5 倍； 而當(dāng)傳輸?shù)墓β氏嗤瑫r(shí)，由于直流線路不傳輸無(wú)功功率，換流器的損耗僅為傳輸功率的 1.0%～ 1.5%，因此 HVDC 輸電系統(tǒng)的總損耗要小于交流系統(tǒng)。
提高現(xiàn)有線路的輸電容量，可以提高電壓等級(jí)，增加導(dǎo)線截面積及每相的分裂導(dǎo)線數(shù)，或采 用耐高溫線材。最近耐高溫線材技術(shù)的進(jìn)步，為減輕中短距離輸電線的熱穩(wěn)定極限的限制提供了 一條有效途徑。采用耐高溫線材的輸電線傳輸?shù)碾娏魇瞧胀ň€材輸電線(例如鋁包鋼增強(qiáng)型導(dǎo)線) 的 2 到 3 倍，而它的截面直徑與普通導(dǎo)線相同，不會(huì)增加桿塔等支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。
在許多情況下，由于電壓約束、穩(wěn)定性約束和系統(tǒng)運(yùn)行約束的限制，輸電線路的運(yùn)行容量遠(yuǎn) 低于線路的熱穩(wěn)定極限。許多技術(shù)即針對(duì)如何提高輸電容量的利用程度而被發(fā)明出來(lái)。例如，當(dāng) 發(fā)生“并聯(lián)支路潮流”或“環(huán)路潮流”問(wèn)題時(shí)，調(diào)相器常被用來(lái)消除支路的熱穩(wěn)定限制。串聯(lián)電 容補(bǔ)償是另一種遠(yuǎn)距離高壓交流輸電線路常用的提高輸電容量的方法。現(xiàn)在人們利用大功率電力 電子技術(shù)開(kāi)發(fā)了一系列設(shè)備，統(tǒng)稱為柔性交流輸電設(shè)備，它可以使人們更好地利用輸電線、電纜 和變壓器等相關(guān)設(shè)備的容量。據(jù)估計(jì)，柔性交流輸電設(shè)備的推廣應(yīng)用，可以將現(xiàn)在受電壓約束和 穩(wěn)定約束限制的線路的最大輸電容量提高 20%～40%。
減少輸配電網(wǎng)的損耗 目前有一些在業(yè)界得到廣泛共識(shí)的降低輸配電損耗的技術(shù)，在輸配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中廣泛采用這些技術(shù)，可以提高電網(wǎng)的效率。 這些技術(shù)包括：增大載流量，用截面積更大的導(dǎo)線替換現(xiàn)有導(dǎo)線，或增加導(dǎo)線并聯(lián)的回?cái)?shù)；
提高電壓等級(jí)，提高一部分輸電和配電線路的電壓等級(jí)；通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化電壓的運(yùn)行，在系統(tǒng) 中合適的地點(diǎn)安裝無(wú)功電源，使線路傳輸?shù)臒o(wú)功功率最小；在主要電源點(diǎn)和負(fù)荷中心之間直接架 設(shè)高壓直流輸電線路；調(diào)節(jié)各相負(fù)荷的平衡，即改善配電網(wǎng)中各相電流的平衡；采用地下配電電 纜，這可以節(jié)省 80%的配電損耗；實(shí)時(shí)在線電網(wǎng)控制系統(tǒng)等。
目前，研究人員正在研究高溫超導(dǎo)體，用它制成的高溫超導(dǎo)輸電線所能傳輸?shù)碾娔苁瞧胀ㄣ~ 質(zhì)線材的 3 到 5 倍。即使算上用于超導(dǎo)材料冷卻的消耗，采用高溫超導(dǎo)線材的輸電網(wǎng)的損耗，也 要遠(yuǎn)小于普通的架空輸電線和電纜。與普通線材的 5%到 8%的電網(wǎng)損耗相比，采用高溫超導(dǎo)線材 的電網(wǎng)損耗僅為 0.5%。而且，如果用超導(dǎo)線材替代傳統(tǒng)變壓器繞組中的銅導(dǎo)線，還可以進(jìn)一步降 低網(wǎng)損。以一個(gè) 100 兆瓦變壓器為例，超導(dǎo)線圈變壓器的總損耗(包括線損，鐵耗和線圈冷卻消耗) 一般是普通變壓器的 65%到 70%。
據(jù)估算，通過(guò)降低輸配電網(wǎng)損耗，可直接提高電網(wǎng)能源利用效率約占總電量的 1%。 提高電氣設(shè)備的效率 提高輸配電網(wǎng)效率的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，就是提高電氣設(shè)備的效率。其中，提高配網(wǎng)變壓器的效率尤其具有重大意義。從節(jié)能的觀點(diǎn)來(lái)看，因?yàn)榕渚W(wǎng)變壓器數(shù)量多，大多數(shù)又長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀 態(tài)，因此這些變壓器的效率哪怕只提高千分之一，也會(huì)節(jié)省大量電能?；诂F(xiàn)有的實(shí)用技術(shù)，高 效節(jié)能變壓器的損耗至少可以節(jié)省 15%。
通常在評(píng)價(jià)變壓器的損耗時(shí)，要考慮兩種類型的損耗：鐵芯損耗和線圈損耗。鐵芯損耗通常 是指變壓器的空載損耗。因?yàn)樾枰谧儔浩鞯蔫F芯中建立磁場(chǎng)，所以不論負(fù)荷大小如何，它們都 會(huì)發(fā)生。線圈損耗則發(fā)生在變壓器的繞組中，并隨負(fù)荷的大小而變化。因此它又被稱為負(fù)荷損耗。
變壓器的空載損耗可以通過(guò)采用鐵磁材料或優(yōu)化幾何尺寸來(lái)減少。增加鐵芯截面積，或減小 每一匝的電壓，都可以降低鐵芯的磁通密度，進(jìn)而降低鐵芯損耗。減小導(dǎo)線的截面積，可以縮短 磁通路徑，也可以減小空載損耗。降低負(fù)荷損耗有多種方法，比如采用高導(dǎo)通率的線材，擴(kuò)大導(dǎo) 線截面積，或用銅導(dǎo)線來(lái)替代鋁導(dǎo)線。采用低損耗的繞組相當(dāng)于縮短了繞組導(dǎo)線的長(zhǎng)度。更小的 鐵芯截面積和更少的匝數(shù)，都可以減少線圈損耗。
從以上的分析可見(jiàn)，減少空載損耗可能導(dǎo)致負(fù)荷損耗的增加，反之亦然。因此，降低變壓器 的損耗是一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程，它涉及物理、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等各方面因素，還要對(duì)變壓器整個(gè)使用壽命 周期進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。在大多數(shù)情況下，變壓器的設(shè)計(jì)都要在考慮鐵芯及繞組的材料、設(shè)計(jì)，以及 變壓器的業(yè)主總費(fèi)用等各方面因素后，得到一個(gè)折中的方案。所謂業(yè)主總費(fèi)用，是指花費(fèi)的費(fèi)用 不但要包含購(gòu)買變壓器的初期投入，而且還包括整個(gè)運(yùn)行使用壽命周期內(nèi)的各種損耗。
上述技術(shù)可以單獨(dú)使用，也可以組合起來(lái)使用。這些技術(shù)的推廣應(yīng)用，不但需要平衡長(zhǎng)遠(yuǎn)利 益和現(xiàn)實(shí)成本的矛盾，還需要相關(guān)部門(mén)的不斷探索、政策環(huán)境的不斷推動(dòng)和全社會(huì)的支持。但一 旦使用開(kāi)來(lái)，整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗將會(huì)大大減少。
下一篇： 抱歉暫無(wú)信息！
