4 Tecnologies Clau de Xarxa Elèctrica Intel·ligent per al Nou Sistema Elèctric: Innovacions en Xarxes de Distribució
1. Recerca i Desenvolupament de Nous Materials i Equipaments & Gestió d'Actius
1.1 Recerca i Desenvolupament de Nous Materials i Components
Diversos nous materials serveixen com a portadors directes per a la conversió d'energia, la transmissió d'electricitat i el control operatiu en sistemes de distribució i consum d'energia de nou tipus, determinant directament l'eficiència operativa, la seguretat, la fiabilitat i els costos del sistema. Per exemple:
Els nous materials conductors poden reduir el consum d'energia, abordant problemes com la penuria d'energia i la contaminació ambiental.
Els materials magnètics elèctrics avançats aplicats als sensors de xarxa intel·ligent ajuden a millorar la fiabilitat de l'operació del sistema.
Els nous materials aïllants i les estructures d'aïllament poden resoldre els problemes més freqüents de sobretensió transitoria causats per la integració d'equipament electrònic de potència.
Els dispositius de microones de radiofrequència de la pròxima generació i els dispositius electrònics de potència desenvolupats basant-se en materials semiconductors de tercera generació (representats pel nitrur de gaàs (GaN) i el carbide de silici (SiC)) poden proporcionar suport tècnic per a l'estalvi d'energia i la reducció del consum en els camps de la comunicació i l'electrònica.
1.2 Recerca i Desenvolupament de Nous Equipaments Elèctrics i Instal·lacions de Consum d'Electricitat
En termes de productes específics, les empreses desenvolupen nous equipaments electrònics de potència, especialment commutadors de baixa tensió normalment oberts. A través del control del flux de potència activa i reactiva en els alimentadors connectats, aquests dispositius assolen funcions com l'equilibri de potència, la millora de la tensió, la transferència de càrrega i la limitació de la corrent de fallada.
En mitjans de la onada de l'Internet de l'Energia, la integració de noves tecnologies per a realitzar "funció + monitorització + electronització + digitalització + intel·ligència artificial" permet a les empreses passar de la imitació de baix nivell a la fabricació de nivell alt, expandir-se des de productes individuals a solucions integrals, i transformar-se de fàbriques de fabricació a instal·lacions impulsades per la innovació. Això permet que la fabricació i innovació d'equipament elèctric de baixa tensió contribueixin a la baixa carbonització, la digitalització i el desenvolupament sostenible.
1.3 Tecnologia de Gestió d'Actius de Cicle Completa per a Equipament Elèctric
Els sistemes de distribució i consum d'energia de nou tipus involucren una gran varietat d'equipament elèctric i dispositius de consum d'energia, fent que la gestió de cicle complet i el disseny ecològic dels equipaments de distribució siguin extremadament importants. És essencial assegurar la seguretat operativa de tots els equipaments mentre s'assoleix l'eficiència econòmica.
L'operació i manteniment de cicle complet cobreix la fase de necessitat d'adquisició, la fase d'acceptació de l'equipament, la fase de producció i operació, i la fase de descomissió. En la gestió d'actius, s'ha de implementar un disseny integrat per assegurar la compartició de dades i la gestió òptima. S'han d'integrar tecnologies com "Internet +" per ampliar l'àmbit de gestió i millorar l'eficiència de la gestió.
2. Tecnologia de Generació Distribuïda i Microxarxes
2.1Tecnologia de Generació d'Energia Nova Distribuïda
2.1.1 Tecnologia de Desenvolupament d'Energia Nova i Renovable Eficient i Econòmica
Amb els avanços en tecnologies de desenvolupament d'energia nova, algunes fonts d'energia renovable (p. ex., energia eòlica i solar) han arribat a un nivell d'aplicació elevat i ara ocupen una posició dominant en els sistemes de distribució d'energia. No obstant això, encara és crucial desenvolupar nous materials i tecnologies de panells fotovoltaics integrats amb costos més baixos i més eficients.
Alhora, el desenvolupament d'altres fonts d'energia—com l'energia d'hidrogen, l'energia geotèrmica i l'energia de biomassa—necessita ser promogut més enllà. Exemples inclouen tecnologies de producció, emmagatzematge i transport d'hidrogen, tecnologies d'utilització geotèrmica multi-etapa, i tecnologies de combustibles biològics.
A més, el desenvolupament coordinat de l'energia nova centralitzada i distribuïda pot reduir les pèrdues de transmissió, millorar l'eficiència d'ús de l'energia nova i augmentar la capacitat de la xarxa per absorir l'energia nova, així doncs, proporcionant beneficis socials i econòmics millors.
2.2 Tecnologia de Planificació d'Energia Distribuïda
La clau per abordar la planificació i optimització de la propietat d'energia distribuïda resideix en trencar les barrières de comunicació d'informació i les barrières de coordinació de despach.
Des d'un punt de vista tècnic, cal considerar més restriccions tècniques durant la fase de planificació, incloent el nivell de tensió, el nivell de corrent de curto-circuit i la qualitat de la potència (palpitacions, harmònics).
Des d'un punt de vista matemàtic, els mètodes de planificació que impliquen optimització combinada multiobjectiu i multiincertesa són molt complexos. Per tant, la planificació d'optimització multiobjectiu que integra recursos i operacions és crítica.
A més, s'ha de prestar atenció a: realitzar anàlisis de xarxa i avaluació per a sistemes amb energia distribuïda; investigar la integració i la planificació òptima de sistemes de distribució d'energia i xarxes de comunicació; i desenvolupar models i eines de simulació per a anàlisis integral de confiabilitat, risc i econòmia.
2.3 Tecnologia de Suport Actiu per a la Generació d'Energia Nova Distribuïda
La generació distribuïda (GD) no només ha de ajustar la freqüència i la tensió en un cert rang, sinó també suprimir els canvis ràpids de freqüència i tensió.
Actualment, alguns escriptors han proposat un "compensador d'inèrcia-rigidesa", que permet a la GD proporcionar suport instantani de freqüència i tensió quan el sistema experimenta deficits de potència. La capacitat de suport d'inèrcia de freqüència de la GD es expressa quantitativament utilitzant la compensació de potència activa proporcionada durant els canvis de pas de potència, proporcionant una base per formular estàndards de connexió posterior a la xarxa.
2.4 Tecnologia de Predicció de Sortida per a la Generació d'Energia Nova Distribuïda
La generació d'energia nova distribuïda presenta una distribució espacial amplia, característiques meteorològiques microscòpiques complexes al voltant, i un impacte significatiu de les construccions i les activitats humans, fent que la predicció de sortida sigui difícil.
La recerca actual sobre la sortida de la generació d'energia nova distribuïda es centra principalment en l'ús de previsions meteorològiques i condicions climàtiques per a la predicció de generació, amb un èmfasi excessiu en l'impacte de les condicions naturals en la sortida d'energia nova. Falta consideració de les característiques de distribució espacial de la GD i factors relacionats amb les activitats socials humans.
2.5 Tecnologia de Control de Clusters per a la Generació d'Energia Nova Distribuïda
El control distribuït és un mètode ideal de control de clusters per a la GD en sistemes de distribució d'energia amb una penetració elevada d'energia nova.
Actualment, la recerca en tecnologia de control de clusters per a la generació d'energia nova distribuïda encara està en els seus inicis. Les aconseguiments principals es centren en el control de dispositius de generació individuals, amb poca consideració de les estratègies de control coordinat per a múltiples dispositius de generació d'energia nova connectats al sistema a través d'inversors de connexió a la xarxa.
Encara hi ha qüestions clau sense resoldre: el mecanisme de distribució desequilibrada de potència entre múltiples inversors durant els canvis de pas de potència; el mecanisme d'interacció de les estratègies de control multi-escala temporal per a múltiples inversors; i la insuficiència del control de pendulació tradicional (basat en corbes de característiques de freqüència de potència activa i tensió de potència reactiva) quan la resistència de les línies de distribució de potència no és negligible, impedeixent que la GD participi en la regulació primària de freqüència i tensió.
2.6 Tecnologia d'Emmagatzematge d'Energia Distribuïda
Des d'un punt de vista de la potència, els problemes estàtics i dinàmics dels sistemes de distribució d'energia de nou tipus són, en essència, problemes d'equilibri de potència en diferents escales de temps:
En l'escala de temps relativament llarga de períodes de càrrega màxima, el desequilibri de potència entre la generació i la càrrega porta a problemes estàtics com les diferències de pic-valle.
En l'escala de temps relativament curta des dels canvis de pas de potència fins a l'activació de la regulació de freqüència/voltatge primària, l'equipament electrònic de potència no té l'inèrcia del rotor dels generadors síncrons i no pot suportar el sistema contra el desequilibri de potència, resultant en una reducció de la estabilitat del sistema i una qualitat de potència deteriorada.
La tecnologia d'
