新型电力系统下开关设备的转型和发展(一）

摘要：新型电力系统是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体，构建新型电力系统，要求电网从传统单向输电模式转变为双向互动模式，在实现高度智能化的同时，加强与其它能源系统的互联互通。电源侧进行有效“统筹协同”，消费侧推进“综合能源管理”，开关设备是新型电力系统中能量变换、电力传输和运行控制的直接载体。

1. 0.      引言：新型电力系统是以承载实现碳达峰碳中和，贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提，确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标、以最大化消纳新能源为主要任务，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。      

2. 1.      清洁低碳，形成清洁主导、电为中心的能源供应和消费体系，生产侧实现多元化、清洁化、低碳化，消费侧实现高效化、减量化、电气化

   、安全可控新能源具备主动支撑能力，分布式、微电网可观可测可控在控，大电网规模合理、结构坚强，增强系统韧性、弹性和自愈能力。

灵活高效，发电侧、负荷侧调节能力强，电网侧资源配置能力强，各类能源互通互济、灵活转换，提升整体效率。

 

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智能友好，高度数字化、智慧化、网络化，实现对海量分散发供用对象的智能协调控制，实现源网荷储各要素友好协同

开放互动，适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入，与电力市场紧密融合，主动响应、双向互动。

开关设备用于接受和分配电能并对电路实行控制、保护及监测。开关设备是新型电力系统中能量变换、电力传输和运行控制的直接载体，直接决定运行效率、安全可靠性和系统成本。

1. 2.      清洁低碳、安全可控，开关设备的需求与响应      

2. 2.1   清洁低碳 - 低碳新能源的接入    

3. a)       对于垃圾焚烧电站、光热发电站、抽水蓄能电站和燃气电站等中小型电站、天然气、联合循环工厂等新能源发电的接入，需要安全、灵活的开关设备，交流发电机出口断路器《 GB/T14824-2008 》及其成套装备是新能源接入的重要设备。      

4. b)      对于海上风电、光伏等能源接入需要清洁低碳设备，海上风场的接入需要高电压、大电流的开关设备，以总装机容量 300/400MW 的海上风电项目为例，采用 2 台 180/225MVA 的升压变压器，采用 40.5kV 开关设备电流达 2566/3208A ，采用 72.5kV 电流只有 1433/1792A ，大电流，如 3208A 需要 40.5kV 4000A 开关设备，采用 72.5kV 则大幅降低电流，综合成本降低。

 

海上风电还需要无 SF6 环保化、小型化产品，以及采用中压直流汇集、高压直流送出，直流汇集电缆损耗小，电缆成本低，无需工频变压，降低平台体积重量；无需锁相，不存在无功问题，稳定性高。陆上风电也逐步使用 72.5kV 开关设备，如图 1 所示平高电气为陆上风电研发的 72.5kV GIS ，该陆上风电项目采用 60 台 5 兆瓦低风速风力发电机组， 72.5kV GIS 具有可靠性高、经济性强、结构紧凑、运维简便等特点，对整个风电场运行的可靠性、稳定性和安全性起着非常重要的作用。产品仅有 1.6 吨重，是传统设备重量的一半。长 2.63m 、宽 0.87m 、高 2.4m ，机械寿命 10000 次，满容量开断次数 30 次，整体外壳防护等级 IP54 ，防腐等级 C5-M ，整体结构紧凑、外形小巧，可以大大节省运输成本、安装成本等。

 

图 1 72.5kV 风电用 GIS

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