【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 礎(chǔ)上的，因此，其核心作用是測(cè)量電流或電壓值。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高和傳輸容量的不斷增大，傳統(tǒng)的電流互感器暴露的缺點(diǎn)越來(lái)越突出。相比之下，新型光學(xué)電流互感器在這些問(wèn)題上就具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。光學(xué)電流互感器是業(yè)界公認(rèn)的最具發(fā)展前途的新型電流互感器，是電磁式電流互感器最終替代品。全光纖光學(xué)電流互感器與磁光玻璃光學(xué)電流互感器是不同材料的光學(xué)互感器，兩種類型互感器各有優(yōu)缺點(diǎn)，又都有各自手段加以改善。光學(xué)互感器主要應(yīng)用在220kV 及以上的電壓等級(jí)中；主要應(yīng)用在智能變電站的存量替代和新增市場(chǎng)上。根據(jù)電氣設(shè)計(jì)規(guī)程，變電站每回出線均應(yīng)配置電流互感器；電壓互感器配置臺(tái)數(shù)根據(jù)變電站電氣主接線確定。預(yù)計(jì)到2015 年，互感器中的傳統(tǒng)的電磁式互感器會(huì)占總量的40%~50%，電子式互感器會(huì)占到總量的50%~60%。這個(gè)替代過(guò)程是逐漸的。同時(shí)，光學(xué)互感器作為電子式互感器中的一種，會(huì)以大約平均每年20%的速度遞增，但前期不會(huì)太快，預(yù)計(jì)到2015 年，在電子式互感器中，光學(xué)互感器與非光學(xué)互感器的比例會(huì)達(dá)到6：4?；ジ衅魇前幢壤儞Q電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓或標(biāo)準(zhǔn)小電流，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；同時(shí)互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。互感器是電力系統(tǒng)必不可少的元器件，互感器的保護(hù)和控制作用均是基于準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上的，因此，其核心作用是測(cè)量電流或電壓值。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高和傳輸容量的不斷增大，傳統(tǒng)的電流互感器暴露的缺點(diǎn)越來(lái)越突出：高壓絕緣復(fù)雜、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小、頻帶窄、易受電磁干擾、故障電流下鐵心易磁飽和以及存在磁滯現(xiàn)象等等。相比之下，新型光學(xué)電流互感器在這些問(wèn)題上就具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。光學(xué)電流互感器是業(yè)界公認(rèn)的最具發(fā)展前途的新型電流互感器，是電磁式電流互感器最終替代品。一束偏振光在磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了法拉利偏振角，該偏振角的大小與磁場(chǎng)的大?。▓?chǎng)強(qiáng)）成正比，而磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的。因此，電流與法拉利偏振角為線性關(guān)系，通過(guò)法拉利偏振角可以測(cè)量電流值。磁光玻璃光學(xué)電流互感器的傳感部分采用普通磁光玻璃，材料成熟，光學(xué)元件少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行溫度控制。磁光玻璃光學(xué)電流互感器的難點(diǎn)之一是光學(xué)元件與磁光玻璃的封裝，封裝工藝決定了互感器長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性；難點(diǎn)之二是光程短造成的傳感靈敏度低，采取信號(hào)處理的方法加以改善。全光纖光學(xué)電流互感器的難點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，所用光學(xué)元件多，需要專門(mén)的溫度控制等，多種光學(xué)元件的環(huán)境適應(yīng)性是決定性因素。優(yōu)點(diǎn)在于光纖元件間連 接較為簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。兩種類型互感器各有優(yōu)缺點(diǎn)，又都有各自手段加以改善。目前不能說(shuō)哪一種是最終的選擇，只能說(shuō)兩種技術(shù)路線將并行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。互感器是智能變電站中一次設(shè)備的重要組成部分，因此，其技術(shù)的革新也成為未來(lái)智能變電站的發(fā)展方向之一。光學(xué)互感器作為業(yè)界公認(rèn)的最具發(fā)展前途的新型互感器，具有巨大的市場(chǎng)空間。光學(xué)電流互感器成本隨電壓等級(jí)升高而呈倍數(shù)增長(zhǎng)：傳統(tǒng)的電流互感器成本隨電壓等級(jí)升高而呈指數(shù)增長(zhǎng)。目前，光學(xué)電流互感器在110KV等級(jí)及以上的應(yīng)用是有利潤(rùn)的；35KV尚無(wú)利潤(rùn)或利潤(rùn)很低。據(jù)了解，許繼電氣（北京光學(xué)）、南瑞航天（南瑞科技+航天科技）、西安同維，四方、南瑞繼保都開(kāi)展了此方面的研究，許繼電氣（北京光學(xué)）起步最早、客戶接受程度較高、并且在35KV、110KV、220KV和500KV運(yùn)行等級(jí)最全。不同的是，許繼的光學(xué)電流互感器采用的材料結(jié)構(gòu)是玻璃（晶體），技術(shù)問(wèn)題不大；南瑞航天的光學(xué)電流互感器采用的材料結(jié)構(gòu)是光纖線圈，光纖線圈需要進(jìn)口的可能性較大。隨著220kV及以上電壓等級(jí)的智能變電站改造，光學(xué)互感器和其他電子式互感器會(huì)逐步替代電磁式互感器，但是光學(xué)互感器的具體替代速度，目前尚不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。新建的220kV及以上的智能變電站原則上會(huì)更多地使用光學(xué)互感器。互感器的數(shù)量主要取決于變電站主變壓器的臺(tái)數(shù)及變電站出線回路數(shù)，而變電站的出線回路數(shù)完全是根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷分布情況確定的，因此無(wú)法準(zhǔn)確推算出平均每個(gè)變電站的互感器的投資情況。此外，國(guó)網(wǎng)公司的智能變電站的標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，各地對(duì)智能模塊的配置理解不同，實(shí)際操作也是千差萬(wàn)別，各省很難做到統(tǒng)一模式，因此，對(duì)于在變電站中占比很小的互感器更是不好確定其投資金額。但可以肯定的是，光學(xué)互感器作為發(fā)展的方向，其市場(chǎng)具備想象的提升空間。抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù)，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫(kù)發(fā)電的水電站。又稱蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)起步較晚，但由于后發(fā)效應(yīng)，起點(diǎn)卻較高，近年建設(shè)的幾座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。國(guó)外抽水蓄能電站的出現(xiàn)已有一百多年的歷史，我國(guó)在上世紀(jì)60年代后期才開(kāi)始研究抽水蓄能電站的開(kāi)發(fā)，于1968年和1973年先后建成崗南和密云兩座小型混合式抽水蓄能電站，裝機(jī)容量分別為11MW和22MW，與歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)起步較晚。上世紀(jì)80年代中后期，隨著改革開(kāi)放帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，廣東、華北和華東等以火電為主的電網(wǎng)，由于受地區(qū)水力資源的限制，可供開(kāi)發(fā)的水電很少，電網(wǎng)缺少經(jīng)濟(jì)的調(diào)峰手段，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出，缺電局面由電量缺乏轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰容量也缺乏，修建抽水蓄能電站以解決火電為主電網(wǎng)的調(diào)峰問(wèn)題逐步形成共識(shí)。隨著電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電源結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，一些以水電為主的電網(wǎng)也開(kāi)始研究興建一定規(guī)模的抽水蓄能電站。為此，國(guó)家有關(guān)部門(mén)組織開(kāi)展了較大范圍的抽水蓄能電站資源普查和規(guī)劃選點(diǎn)，制定了抽水蓄能電站發(fā)展規(guī)劃，抽水蓄能電站的建設(shè)步伐得以加快。1991年，裝機(jī)容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能電站首先投入運(yùn)行，從而迎來(lái)了抽水蓄能電站建設(shè)的第一次高潮。上世紀(jì)90年代，隨著改革開(kāi)放的深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，抽水蓄能電站建設(shè)也進(jìn)入了快速發(fā)展期。先后興建了廣蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等幾座大型抽水蓄能電站?！笆濉逼陂g，又相繼開(kāi)工了張河灣、西龍池、白蓮河等一批大型抽水蓄能電站。我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)雖然起步比較晚，但由于后發(fā)效應(yīng)，起點(diǎn)卻較高，近年建設(shè)的幾座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。例如：廣州一、二期抽水蓄能電站總裝機(jī)容量2400MW，為世界上最大的抽水蓄能電站。天荒坪與廣州抽水蓄能電站機(jī)組單機(jī)容量300MW，額定轉(zhuǎn)速500r/min，額定水頭分別為526m和500m，已達(dá)到單級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)世界先進(jìn)水平。西龍池抽水蓄能電站單級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)組最大揚(yáng)程704m，僅次于日本葛野川和神流川抽水蓄能電站機(jī)組。十三陵抽水蓄能電站上水庫(kù)成功采用了全庫(kù)鋼筋混凝土防滲襯砌，滲漏量很小，也處于世界領(lǐng)先水平。天荒坪、張河灣和西龍池抽水蓄能電站采用現(xiàn)代瀝青混凝土面板技術(shù)全庫(kù)盆防滲，處于世界先進(jìn)水平。隨著我國(guó)新興能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，抽水蓄能電站的配置由過(guò)去單一的側(cè)重于用電負(fù)荷中心逐步向用電負(fù)荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面發(fā)展。新能源的迅速發(fā)展需要加速抽水蓄能電站建設(shè)風(fēng)電作為清潔的可再生資源是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，核電是國(guó)家大力發(fā)展的新型能源，風(fēng)電和核電的大力發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可持續(xù)發(fā)展有著不可替代的作用。風(fēng)能是一種隨機(jī)性、間歇性的能源，風(fēng)電場(chǎng)不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率，發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，這就給風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡、保持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)風(fēng)電的運(yùn)行方式必將受到電力系統(tǒng)負(fù)荷需求的諸多限制。抽水蓄能電站具有啟動(dòng)靈活、爬坡速度快等常規(guī)水電站所具有的優(yōu)點(diǎn)和低谷儲(chǔ)能的特點(diǎn)，可以很好地緩解風(fēng)電給電力系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響。核電機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用低，環(huán)境污染小，但核電機(jī)組所用燃料具有高危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生核燃料泄漏事故，將對(duì)周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的后果；同時(shí)，由于核電機(jī)組單機(jī)容量較大，一旦停機(jī)，將對(duì)其所在電網(wǎng)造成很大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的崩潰。在電網(wǎng)中必須要有強(qiáng)大調(diào)節(jié)能力的電源與之配合，因此建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站配合核電機(jī)組運(yùn)行，可輔助核電在核燃料使用期內(nèi)盡可能的用盡燃料，多發(fā)電，不但有利于燃料的后期處理，降低了危險(xiǎn)性，而且有效降低了核電發(fā)電成本。抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)中最可靠、最經(jīng)濟(jì)、壽命周期長(zhǎng)、容量大、技術(shù)最成熟的儲(chǔ)能裝置，是新能源發(fā)展的重要組成部分。通過(guò)配套建設(shè)抽水蓄能電站，可降低核電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、延長(zhǎng)機(jī)組壽命；有效減少風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)性以及電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展需要加速抽水蓄能電站建設(shè)、國(guó)家電網(wǎng)公司正在推進(jìn)“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，即以大型能源基地為依托，建設(shè)由1000千伏交流和177。800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)，形成電力“高速公路”，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時(shí)，將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。特高壓交流輸電系統(tǒng)的無(wú)功平衡和電壓控制問(wèn)題比超高壓交流輸電系統(tǒng)更為突出。利用大型抽水蓄能電站的有功功率、無(wú)功功率雙向、平穩(wěn)、快捷的調(diào)節(jié)特性，承擔(dān)特高壓電力網(wǎng)的無(wú)功平衡和改善無(wú)功調(diào)節(jié)特性，對(duì)電力系統(tǒng)可起到非常重要的無(wú)功/電壓動(dòng)態(tài)支撐作用，是一項(xiàng)比較安全又經(jīng)濟(jì)的技術(shù)措施，建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站，對(duì)電力系統(tǒng)特別是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要意義。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正處起步階段抽水蓄能建設(shè)加速“儲(chǔ)能肯定已到了呼之欲出的時(shí)候。保守估計(jì)，到2020年，國(guó)內(nèi)整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模至少可以達(dá)到6000億元，樂(lè)觀的話甚至有可能到兩萬(wàn)億。預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)家對(duì)儲(chǔ)能的支持力度會(huì)不斷加大?！敝锌圃汗こ虩嵛锢硌芯克L(zhǎng)助理、鄂爾多斯大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)研究所所長(zhǎng)譚春青