架空輸電線路輸電能力的研究

摘 要：目前在我國的節能減排政策影響下，電源的發展方向有了巨大的改變，風力發電的憑借其可再生并且屬于清潔能源的特性得到了越來越多的重視。風力發電在整個輸電系統中的應用越來越普遍，但風力發電依舊有其不足之處，首先是風力發電對風速的要求比較嚴格，其本身所具有的不可控制性對輸電線路的輸電能力有很大的影響。因此，架空輸電線路輸電能力的研究已成為學術界關注的重點。

關鍵詞：輸電線路；輸電能力；風力發電

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

在如今的電力行業中，能源結構的優化已經逐漸步入正軌，風力發電、水力發電、太陽能發電、生物能源等都在逐漸得到認可和重視。風力發電則由于其本身所具有的許多優點在輸電系統中得到了越來越多的應用，在輸電系統應用風力發電還要注意電網的輸電能力。相對于電力能源的發展來說，電網輸電能力的建設卻相對滯后，對架空輸電線路輸電能力的有效研究，緩解目前電力供求不均衡的狀況是一份十分有價值有意義的課題。

在輸電線路的技術應用中比較成熟的是DTR動態熱定值技術。DTR技術通過大量的硬件裝置來對輸電線路進行測量，并且可以實現對熱定值的有效跟蹤計算。但是由于DTR技術太過依賴硬件設施導致DTR技術不能很好的普及，在DTR技術實際運行的過程中還面臨輸電線路的電壓限制，這些都不利于DTR技術的有效應用。鑒于DTR技術不能良好運用的情況，輸電線路輸電能力的研究只能在減少硬件設施的情況下實現輸電線路輸電能力的有效提高與合理安排。

一、風力發電應用中輸電能力的計算

風力發電是目前科技所能探知到的經濟效益最高的利用可再生能源發電的技術，但是由于風力的隨機性和不可控性又局限了風力發電的輸電功率，在整個電網的輸電過程中往往會由于風速的間歇性對電網的輸電能力造成影響。風力發電的關鍵是計算風力發電并網后的整個電網的輸電能力，風速的變化可以對風力發電的輸電能力產生本質上的影響，可以改變風力發電系統的最大輸電能力，在風力發電功率增大時其改變效果更大。在過去的輸電能力計算過程中，通常是以假設電源電壓不變的常規潮流計算為基礎計算方式的，這也就是說電力系統運行發生變化時電源卻足夠滿足變化的標準，實際情況中的電源電壓卻不可能維持一個良好的滿足狀態，所以常規的潮流計算方式是有一定偏差的。計算方式中常規潮流計算方式逐漸被擴展潮流計算方式所代替，擴展潮流計算方式對電力系統的整個架構模型和各個部件都做了充分的考慮，將常規潮流計算方式和動態元件方程進行聯立并求出系統中的各個狀態變量。這個計算方法的優點在于它不僅僅包括關鍵的動態元件運行特點，還在穩定條件下將運行狀態轉化為方程問題加以計算，為電力系統的電壓運行特征提供了穩定準確的表達方式。常規潮流的計算方式讓基于常規潮流計算方式的電網輸電能力結果也偏離實際情況，擴展潮流的計算方式相對于常規潮流的計算方式的優勢在于：能將動態元件的特性以方程式加入到潮流計算中去，比常規潮流的計算方式更完整的表述了電力系統的模型架構。擴展潮流計算方式還能將常規潮流計算方式與動態元件的運行狀態以方程式來求穩態的解，同時比常規潮流的計算方式得到了更多的信息。

二、輸電線路輸電能力的問題

輸電線路的熱載荷能力需要DTR技術的日益成熟來定值，DTR技術還需要深入研究才能與輸電線路的荷載能力相互結合，而且風力發電的模式運用已經很普及，在建設大型風力發電場的情況下，電網輸電的能力研究依舊有許多問題亟待解決。可以從以下幾方面入手：

（一）DTR技術的成熟需要大量的硬件設備來支持，DTR的運行要對環境中的溫度風速等各個條件進行測量，所以昂貴的設施投入和設備維護是必須的，也正是因為這個原因DTR技術只能在少數的輸電線路中運用，電網系統中大多還是沿用過去的保守方式。DTR的條件局限性在很大程度上就制約了電網的輸電能力。

（二）風能的不可控性讓風力發電的輸出功率也呈現出間歇性，這對風力發電的發展帶來了不好的影響，隨著風力發電的普及，其規模也在逐漸的變大，風力發電在整個電網的應用比例也在逐年增加，所以精確的風速測量預算對于風力發電系統來說是必須的。良好的計算能力和精確的預測結果會更有利于風力發電的穩定運行，也能保證風力發電系統的電力供應狀態良好維持。

三、輸電線路輸電能力的問題研究

電力系統中關于架空輸電線路輸電能力的研究可以從以下兩方面來分析：一是關鍵輸電線路斷面的輸電能力的計算，二是對電網中關鍵輸電線路的荷載進行定值分析。針對關鍵輸電線路斷面的輸電能力的計算問題，首先應該對風速和風力發電功率進行預測，然后在其預測的基礎內容上考慮風速和風力發電功率對關鍵輸電線路斷面的輸電能力的影響。針對電網中關鍵輸電線路的荷載進行定值分析問題，應該首先對熱定值的實時作用進行研究，然后在其內容基礎上考慮綜合的電壓和功率穩定限制的輸電能力的定值。輸電線路的熱載荷能力是與實時環境條件有直接的關系的，其參數計算內容反映了風向風速和日照等氣候條件對輸電線路的作用。在輸電線路的溫度和荷載可以計算測量的情況下，通過正確的計算方法就可以得出輸電線路的穩態長短期熱定值。在獲得輸電線路的穩態長短期熱定值的基礎上考慮到電壓和功率的約束問題，就可以得出在運行狀態下輸電線路荷載的定值和計算方法。風發電系統中對風速的預測和計算是整個研究項目的關鍵所在，對風速的計算越精確就越能避免風力發電的不利特性對電力系統的影響，進而就可以提高輸電線路的輸電能力。這樣就可以避免很多不必要的測量環節，可以節省較大的資源，減少了許多硬件設施的投入，具有很高的經濟價值。

四、結束語

本文在風力發電的背景下針對輸電線路的荷載定值做出了分析，考慮到電力系統的運行和機制的完善性，會有效的提高電力系統的安全性和靈活性。還研究了風力發電系統中的輸電能力強弱的原因，找出了最大輸電能力的計算方式，也對風力發電系統中的一些問題提出了解決策略，針對風力發電系統考慮到了更多未解困難和發展法相，希望廣大業內人士在研究的過程中發現更多有價值的問題，為架空輸電線路輸電能力的研究做出更巨大的貢獻。

參考文獻：

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