电力新技术试题--

电力系统新技术专题试题

1、简述未来电力系统中新能源发电种类、各自发电的特点及其发展趋势。

⑴、太阳能发电：太阳能可谓取之不尽，用之不竭，且资源分布广泛，受地域限制小，

不污染环境，有利于持续发展；太阳能电池主要的材料--硅，原料丰富；无机械转动部件，没有噪声，稳定性好；维护保养简单，维护费用低；光伏发电系统通过太阳能电池把太阳能转换成电能，可靠性高、使用寿命长，同时，能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。

中国光伏产业已具有一定的规模和水平，可为产业的发展提供强有力的支撑。随着国家对新型可再生能源发展的重视，中国光伏装备将随着产业的发展而不断发展壮大。

⑵核能发电：它以少量的核子燃料即可产生庞大的能量；核电环保，不会造成空气污染，

不会加重温室效应；核燃料相对丰富，运输与储存方便。但其安全性及市民接受度有待提高。目前，我国核电装机容量正稳步提高，大力发展核电，满足电力需求、优化能源结构、保障能源安全，已成为政府和社会各界的共识。

⑶风力发电：风能清洁可再生，风电不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设

周期短、成本低、发电技术成熟。但是，风能不确定性大，输出功率难以控制，会使系统功率波动，影响电稳定性。在当今世界的新能源开发技术中，风力发电具有战略性意义，其装机容量正在不断扩大，全球风电发电量占总发电量的比例也在逐步增加。

⑷生物质能发电：资源丰富、环保，有效地循环利用部分资源。生物质能发电具有电能

质量好、可靠性高等优点，具有较高的经济价值。生物质资源用于发电有益于保护环境, 使废弃物得到合理的利用、变废为宝、减少污染, 但除可用于发电外还可广泛用做其它工业材料的原料, 亦可通过气化直接作为生活燃料,因此有一定应用价值。

⑸地热发电：地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术储量大，但

造价高,开发过程中还须考虑地热水的含盐量而造成地面环境污染, 对设备的腐蚀作用而影响使用寿命的经济问题,勘探和钻井等工程投资费。受地理条件的限制，具有地域性。在储量大地区极具开发前景。

⑹潮汐发电：蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困

难并有一定的局限。潮汐发电尚有许多工程技术问题有待解决,且工程浩大, 巨额投资费用, 技术尚不成熟, 只能作为远期发展目标。

2、简述多类新型能源发电接入电网后，对电力电量平衡和电力系统实时调度带

来了什么需要研究的新问题，请提出自己的解决思路。

新问题：

1）由于电源结构而导致的调峰调频能力问题；

2）电网资源配置能力难以满足风电基地远距离电力外送问题；

3）新能源发电及接入技术标准与检测认证体系问题；

4）新能源发电功率预测及调度决策支撑系统问题；

5）配电网建设适应新能源发电分布式接入问题

解决思路：

在尽可能多的利用随机能源的前提下，研究随机发电能力与可控发电能力随负荷发展的优化规划；在尽可能经济和安全的前提下，研究正常运行时最大限度的利用随机电能的分析理论和调度技术；研究在电力系统遭受扰动后，保持系统安全、稳定运行的理论方法、自动装备和技术手段；分散式能源发

电的优化规划及其可靠性评估；含有分散式能源电力的电力系统运行分析及控制调节；安装分散式能源电力系统的继电保护与安全自动装置。

3、画出利用电力网高速载波技术组成的通信网的框图，说明各框的特性和作

用，及可采用的主要技术。

特性和作用：

1）输电线路：三相输电线路都可以用来传递高频信号，任意一相与大地间都可以组成“相--地”回路。

2）阻波器：使两端发送的高频载波信号只在本线路内传输而不穿越到相邻线路上去，当阻波器谐振频率等于高频载波信号的频率时，对载波电流呈现极高的阻抗，从而将高频电流限制在本线路以内；而对于工频电流，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗，不影响工频电能量传输。

3）耦合电容器：使工频对地泄露电流减到极小，它的电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗，同时可以防止工频电压的侵入高频机、发信机；

对高频载波电流则呈现很小的阻抗，与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此通带频率内的高频电流通过。

4）连接滤波器：连接滤波器与耦合电容器共同组成一个“四端网络”带通滤波器，使所选频带的高频电流能够顺利通过。

5）高频收、发信机：高频收发信机有继电保护部分控制发出预定频率的高频信号，通常是在电力系统发生故障、保护启动后发出信号，但也有采用长期发信发生故障保护启动后停信或改变信号频率的工作方式。

6）接地开关：当检修连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端靠接地

技术：编码技术、调制解调技术（扩频通信、码分多址、正交频分复用(OFDM)调制技术）、抗干扰技术、提高频宽利用技术等。高效的信息源与电力线耦合器件（高频信号耦合、高频信号传输、最优频谱特性）。美国Media Fusion 的高级抑制载波技术。美国物理学家William Luke Stewart提出了一种新的技术，利用电力线周围存在的磁场，以接近光速的速率传递声音、视频和互联网，其技术使电力线具有无限的带宽。

4、简述未来电力系统在设备制造、设备智联网以及智能化方面的主要问题及发

展趋势

主要问题：

一次设备的专家诊断系统，还需要积累大量的运行数据，从而实现设备诊断的智能化；新设备的安全可靠性有待提高；新型设备的研发需要多方合作、协调参与；对于传感器的使用寿命，监测量的选择以及传感器布点的研究还需加深；缺少智能化装置的权威检测机构；智能设备的可靠性、稳定性、整体技术性能还需要时间验证；

发展趋势：

1）智能化电气设备的三个发展阶段：a.掌握电力系统的运行状态；

b.监视电气设备的工作状态；

c.决定电气设备的运行性能与检修；

2）发、变电设备的经济运行:a.自动发电控制AGC；b.电力系统经济运行；

c.电力系统的自动化；

3）用大功率电力电子装备提高控制的柔性：a.柔性输电与紧急控制；b.无功功率的动态补偿；c.电力系统的无功优化；

4）电气主设备的预知维修：A.预知维修数据库的建立:a.高频率、大容量的数据采集；b.高速率的数据传输网络；c.大容量的数据分析与处理；B.预知维修专家系统：a.实时数据分析；b.故障诊断、故障保护；c.预知维修；

5）电力设备经由电力网天然互联，开发物联网技术以实现对电力设备与电功率流的智能化识别、定位、监控和调度管理，为智能电网提供基础。利用电力线载波技术实现电力设备自联网不需要另建信息网络。

6）由开环监测向闭环控制发展例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。

7）由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。

8）由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。

9）由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。

10）装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。

11）追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。

12）由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。

13）在研发方向上，应研究一次设备智能化的结构体系与分工，研究功能集成型、长寿命的智能组件，制定智能设备交互规范和各功能模块接口规范，研制结构布局合理紧凑、可靠性高、模块化程度高、融合性好的智能变压器和智能开关等智能设备产品。

5、分析电力市场化的意义及带来的挑战，论述英国电力市场POOL模式和NETA

模式的主要特点、结构，你认为中国的电力改革应如何进行

电力市场化的意义：通过建立电力市场，引入竞争、提高效率、降低电价、改善服务、持续发展。引入竞争机制，促使发电、输电、配电、销售等环节提高效率，降低成本，从而降低电价，提高供电可靠性，改善对用户的服务；

利用市场的调节和激励机制，引导投资更趋合理化，促进资源优化和环境保

护，形成持续发展的内在动力，逐步形成良性循环。

电力市场化的挑战：1）高效可靠的电能质量保证体系；2）多样化的交易主体；3）全面信息化的智能交易平台。

英国电力市场POOL模式

特点：1）对电力工业从根本上进行了结构改组，实现了发输配完全分开。

2）属于一家输电公司与多家发电公司、零售公司的管理模式。

3）从发电到输配电，全部实现了私营化。

4）广泛引入竞争：发电商以投标竞价的方式进行竞争；鼓励新的发电商进入市场；允许引入购电侧的竞争。

5）改革使电力生产的成本和电价都大幅降低，电力市场充满活力。

同时，电力库模式也存在一些

缺点：1）电力库成员资格是强制性的，不利于公平、公开、公正的原则；

2）少数发电商可以操纵电价，造成价格走势不尽合理；

3）投标和定价过于复杂；

4）容量费用不能正确反映短期和长期容量需求等。

结构：

NETA模式

特点：

1）细化市场，引入新的市场体系。NETA模式主要以双边交易为基础，由发电商自行调度所属机组，而不再由NGC进行集中调度，拥有远期、期货和期权市场、短期双边市场和平衡市场三级交易系统，外加一个结算中心。

2）削减NGC的功能。新的机制下，NGC只负责平衡市场。

3）开放各类市场，扩大用户参与。

结构：由双边合同形式主导的市场, 合约双方包括发电商, 配售电商, 电力用户以及输电系统运营商; 配售电商和发电商可就未来任何时候买卖电力签订合同, 允许电力合同的时间跨度从当天到几年以后; 输电系统运营商由国家电网公司负责, 接受电力投标竞价, 无论是远期期货市场还是短期双边

市场, 其参与主体——发电商、售电商、贸易商和用户之间均以双边协议贸易为基础, 可以任意签订电力买卖合同。

中国电力市场改革：

促进形成公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系；巩固厂网分开成果，稳步实施主辅分离改革；

改进调度方式，加快电力市场建设。逐步实现发电企业竞价上网，推进大用户与发电企业直接交易，逐步建立公平竞争的市场机制；

创造条件稳步实行输配分开试点和深化农村电力体制改革试点；

积极培育市场主体，全面推进电价改革，加快政府职能转变，初步形成政府宏观的电力市场。

6、 论述电力系统优化规划和优化运行所涉及的范围、方法，以某一种优化问题

为例列出优化模型，包括目标函数、约束条件等

电力系统规划就是确定在何时、何地增装何种类型的电力设备，以达到规划周期内所需要的电力供给能力，在满足各项技术指标的前提下使电力系统的费用最小。包括了电源规划、输电网规划和配电网规划等。

电力系统优化运行就是在满足安全、可靠等技术指标（如N-1、备用、稳定性、可靠性、电压、频率……）的要求下，尽可能提高运行的经济型，即合理利用现有的资源和设备，以最小燃料费用或燃料耗量或运行成本或功率损耗等，对用户进行可靠且满意地供电。如机组负荷经济分配、机组最优启停、水火点调度、最优潮流、无功优化，配电网重构等。

以全天网损最小的优化问题为例（动态优化模型）：

()241,loss

i i i P Q T =∑()

V ,,,0,1,2,,24,1,2,,,1,2,,C t t t cj c ti t V V Q Q Q

Q KB K N T T T T N f Q T t S S j m S S i l ?≤≤?≤≤??=∈??≤≤∈??==??≤=??≤=?L L L s.t. （2-11） Obj. min C=

式（2-11）中：

V=[V1, V2, V3,… ,V24]T，代表24个时段内的各线电压矩阵。Vi为时段i内的n维母线电压行矢;

Q=[Q1,Q2,Q3,…,Q24]T，代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵。Qi为时段i内的m维容量值矢量；

Bc是一个m维的对角线矩阵，其对角元为相应电容器组的单台容量；

K=[K1, K2, K3,… ,K24]T，Ki为时段i内的电容器组投运台数，是一个m维的行矢量，各分量都为整数；

Sc代表24 h内各电容器组的总动作次数，是一个m维的矢量；St代表24 h内各变压器的分接头总调节次数，是一个l维矢量。