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1、塞 J s h u T a n ta 。 上海世博园区新能源应用探究 胡一跃 ， 胡茜2 ( 1 兰溪市供 电局 ， 浙江 金华 3 2 1 1 0 0 ； 2 金华电业局， 浙江 金华 3 2 1 0 0 0 ) 摘要： 介绍T2 0 1 0 d 海世博会上展示和使用的 一 些以绿色低碳为目标， 并且很快将对人们生活带来明显变化的些最新电力技术， 如智 能 电网、 光伏与风力发电、 新型照明技术等， 并探讨了这些新技术的应用特 点、 技术概念和发展前景。 关键 词： 智能电网； 光伏 ； B I P V： L E D照 明； n l： 博 会： 低碳 世界博览会 自诞生 以来一直就是 展示各
2、个 时代先进技术成 果、 新潮产 品与概念模式的理想舞台， 2 0 1 0 年上海 博会是世博会 1 5 0 多年来历史上第一个提出“ 低碳世博” 并全力实践这一理念的 世博会 。围绕着“ 低碳、 绿色、 可持续发展” 的理念和“ 城市， 让生活 更美好” 的主题， 上海世博会为我们带来并展示了众多绿色电力新 技术与新的概念，这些新的技术和理念将引领世博会后相当段 时期内电力科学技术发展的潮流 1 国家 电网馆 凸显 智能 电 网主题 国家电网公司着眼于“ 低碳经济 ” 的发展思路 ， 存上海 博会 上设立了以“ 创新， 点亮梦想 ” 为主题 的“ 能量魔盒 一国家电网 馆， 重点展示“ 绿色
3、、 坚强” 的智能电网技术。 在设计上， l 家电网馆 处处体现了“ 绿色节能” 的思路， 它的外墙能够“ 捕风捉 曰” ， 利用风 能和太阳能发电。馆内的一个总面积1 1 0 0 多m 2 、 被称之为“ 世界第 一魔盒”的6 面大体量L E D 屏幕房间，形成 了一个7 2 0 度的幻象空 间， 不断地给观众带来前所未有的“ 沉浸式 ” 绿色能源和智能电网 的视觉体验。 当参观者走进国家电网馆地下一层， 透过宽大的玻璃 窗， 可以清楚地看到一座l 1 0 k V节能型、 储能型、 数字化 、 无油化 的 新型智能集成示范性变电站的运行情况。这是世博会所有场馆 中 唯一一座具有功能性的展馆
4、， 它在展示智能电网技术的同时， 还承 担 了浦西展区全部场馆 的供电任务 ，是世博会浦西园区名副其实 的“ 能量之心” 。设在这里的智能电网展区由绿色能源、 坚强电网、 和谐用 电3 大部分构成， 展现一个 以特 高压电网为骨干 网架， 具有 信息化、 自动化、 互动化特点的绿色坚强智能电网。 在国家电网馆展示的智能电网具有许多传统电网根本无法实 现的功能。首先， 智能电网是“ 聪明” 的电网， 小区里 的智能电网一 旦发现住户用 电过于集中，就会暂停一些不急需的大型公共用 电 设旋， 实现“ 错峰用电” 。在不同的小区之间， 甚至不 同的城市之间 也都能实现智能化的调配。 特别值得指出的是
5、， 目前新能源产业推 进的主要障碍就是分散的家用光伏 、风能等绿色发 电设备由于种 种技术原因无法与传统电网并网，只能单独使用。而智能电网是 “ 双 向” 的， 分散的太阳能、 小型风力发电等设备生产的 电力， 可通 过双向智能控制设备上传至公共电网并统一配送 ， 实现“ 盈者存， 亏者补” 。为宣传在未来智能电网建设背景下的智能家电应用， 国 家电网馆还展示了多种适应未来国家智能电网的物联网家电， 诸 如空调、 冰箱、 洗衣机等物联家 电可通过与智能电网的无缝对接， 实现在互联网或移动终端等设备上的远程查询与控制使用 。2 0 1 0 上海世博会是 目前世界上最大规模 、最大负荷的新能源车辆
6、运行 区域， 在世博浦西园区国家 电网馆的东北角， 国电智能电网电动汽 车充放电站示范工程设置了2 个新颖别致的电动汽车充电桩， 这就 是V 2 G( V e h i c l e - t o - g ri d ) 电动车与电网互动技术。由于车辆的大部 分时间是处于停驶状态， V 2 G技术将 电动汽车作为电能存储和备 用 电源设备来使用， 开启了双 向有序电能供给模式 ， 可 以实现电动 汽车与电网之间的能量双 向可控流动，既解决了新能源汽车充 电 设施推广普及的难题， 又能对城市电网起到一定的调节作用， 增强 电网的坚强性 。 2清洁能 源“ 风 ” “ 光 ” 无 限 在2 0 0 9 年
7、l 2 月哥本哈根全球气候峰会上 ，中国政府向全世界 承诺，到2 0 2 O 年要实现可再生能源和核 电等新能源发电量占到中 国总发电量 的1 5 的目标。这为国内新能源企业的发展带来了巨 大机会，而世博会无疑成为了这些先进技术的最为理想的展示舞 台。 人类对太阳能发电技术的研究与应用已经超过了半个世纪。 2 O 世纪中后期， “ 光伏建筑一体化 ” 的概念在美国提出， 这种将太阳能 光伏发电方阵安装在建筑的结构外表面来提供电力的方式逐渐成 为世界各国太阳能利用的一种主要方式。上海世博会在园区内大 量采用 了太阳能光伏发电技术， 特别是光伏建筑一体化 ( B I P v) 技 术， 应用的规模
8、之大、 技术之多， 均创历届世博会之最。 作为主办方场馆的上海世博会中心园区中国馆、 主题馆 、 世博 中心、 演艺中心等“ 一轴 四馆” 都是永久性的场馆， 也是上海世博会 的名片。 这些主场馆不论是从建设规模还是技术含量上， 均堪称中 国乃至世界上近年来B IP V 技术和绿色低碳建筑 的应用范例 。世博 主题馆屋面铺设的菱形太阳能光伏电池板特别采用了老上海里弄 特有的老虎 窗形式铺设， 面积近3 万m ， 是 目前世界上单体面积最 大的太阳能屋面。这一光伏发电系统装机容量达2 8 2 5 k W， 每年可 发 电2 5 0 多万k Wh ， 节约标准煤约1 0 0 0 t ， 相当于上海
9、4 5 0 0 户居 民 一年的标准用 电量 。被誉为“ 东方之冠” 的中国馆太阳能光伏发电 装机容量3 0 2 k w，它可 以和世博主题馆的2 8 2 5 k w光伏系统并网 发电， 通过国产S u n A c c e s s 系列光伏逆变器把太阳能电池板所产生 的不稳定电能转化为符合电网接入要求的可用电能，这是 目前国 内乃至亚洲最大的光伏建筑一体化并网发电系统。整个世博园区 屋顶和玻璃幕墙上安装的太阳能发电设施装机总容量近5 Mw， 系 统设计寿命2 5 年， 年均发电量超过4 0 0 万 ， 是北京奥运会太阳 能供电的7 5 倍， 每年至少可实现减排二氧化碳3 4 0 0 t 。 本
10、届世博会上的太阳能光伏建筑一体化应用涉及到众多关键 技术， 其中许多都是我国自主创新的技术， 如太阳能与建筑结合技 术、 光伏建筑一体化组件技术、 大面积透光式光伏组件、 大功率逆 变及高效组合技术、 大型光伏建筑控制技术等。 中国馆屋项的太阳 能电池组系统部分区域使用 了一种透光式电池组件 ，以增强整个 屋顶的艺术效果。 除发电外 ， 这种太阳能电池组还兼具隔热和保温 等功能。而中国馆和主题馆的屋面太阳能_光伏系统大面积地铺设 了一种新型国产彩色高效太阳能电池组件 ，这种新技术的使用不 仅提高了光伏产品的发电效率 ， 也打破 了太阳能电池的黑色垄断， 使B I P V 真正走 向更为协调的“
11、 光伏一 环境 ” 的一体化 ， 为B I P V 推广 运用提供了有利的支持。 风力发电的应用同样也是本届世博会的一大亮点。本届世博 会开幕前夕， 为上海世博会提供绿色能源的东海大桥l O 万k W海上 风电场3 4 台3 MW q , 力发电机组并网发 电成功。 这是我国第一个国 家级海上风电示范项 目，也是亚洲第一个并网运行的海上风电项 目。 与此相对应 ， 中国电力科学研究院和上海市电力公司联合开发 的上海世博园智能电网综合示范工程新能源接入综合工程也 投入运行 。该系统以上海现有的 ( 下转第 4 8页) 薹 J is h u T a n ta 。 值差和相位差2 个方面所构成。 电
12、流互感器误差的复数表达式为： e - -f + j a ， 代表反转 1 8 0 。 的二 次电流相量按额定电流折算到一次后，与实际一次电流相量之差 f 的比值， 即； = - rd。 2 - 一 1 1 X1 0 0 。其中， K 为额定一次电流和二次电 I 流的比值。比值差为额定变化与实际变化之差对实际变比的百分 比； 相位差为一次电流， l 与二次电流如 反向后相量的夹角6 ， 通常相 位差用“ 分” 或者“ 弧度” 表示。 2 2电压 互感 器的 误差成 因 在电压互感器中， 由于励磁 电流的存在， 因而不可能使电压互 感器一次侧的能量完全转换到二次侧，这就使电压互感器会存在 误差。电
13、压互感器的误差可以用复数s 表示， 它代表反转1 8 0 。 的二 次测电压相量按额定电压比 折算到一次侧后，与实际一次电压 相量之差的比值， 与电流互感器类似， 它也可用百分数表示 ， 即 ： -l v, u一2 -ui 1 0 0：，电压互感器误差是互感器输出电压 与输入 U I 电压 两个相量之差，因此可分为比值和相位两个方面 的差。同 样， 复数误差也可由比值差和相位差的数学式 ： 来表达。 2 ， 3电流互 照 器误 差的补 偿措 施 通过对电流互感器误差的形成原因及影响因素的分析，结合 实际工作条件， 可以采用以下几种措施来减小电流互感器的误差： ( 1 ) 采用高导磁率的材料做铁
14、心， 因为铁心的磁性能不但影响 比值差和相角差 ， 也影响饱和倍数。 ( 2 ) 增大铁心截面， 缩短磁路长度增加线圈匝数。增大铁心截 面或者线圈匝数也会相应的增大饱和倍数，在采取增加铁心截面 或者线圈匝数以改善比值差和相角差时，必须考虑到它对饱和倍 数带来的潜在影响。 ( 3 ) 限制二次负载的影响 在工程中一般采用增加连接导线有 效截面的方法， 如采用较大截面的电缆或者多芯并联使用， 以减少 二次负载的阻抗值。此外， 还可以把两个同型号、 变 比相同的电流 互感器串联使用， 以使每个电流互感器承担一半的总负载。 ( 4 ) 适当增大电流互感器变比。在工程使用中选用较大变比的互 感器。此外，
15、 还有二次绕组的分数补偿和二次侧电容分路补偿等措施。 2 4电压 互感器 误 差的补 偿措 施 对于电压互感器则可以采用以下几种措施，来对其误差进行补 偿： ( 1 ) 因为电阻和阻抗与每匝线圈的长度成反比， 为了尽量缩小每匝 的长度， 应采用圆形铁芯为好。( 2 ) 为了减少电压互感器的误差， 应尽 可能选择具有较小磁通密度的铁心。选择优质的铁芯材料， 铁芯之间 的连接必须紧凑， 这样可以减少电压互感器的误差和空载电流及铁芯 的损耗。 ( 3 ) 为了提高电压互感器比值差的准确度， 可适当调节一次绕 组的线圈匝数。如需改善相角差的准确度， 可调整次绕组的线圈直 径。当电压互感器比值差为负值差
16、时， 也可适当减少一次绕组的线圈 匝数， 使二次负载等于给定准确等级下额定容量一半， 此时差比值接 近于零 。 当相角差为正值时， 则可以适当减少一次绕组的线圈直径 。 3结语 随着现代高压输电技术的发展和成功应用，电力互感器的作 用日益受到人们的重视 。 虽然不能完全消除互感器的误差， 但随着 对其误差成因和补偿措施研究的日益深入，电力互感器的测量准 确度必将会得到大幅度的提高。 参考文献】 I- 1 赵乃九 电流互感器之原理与设计 帕 上海： 电世界 出版社， 1 9 9 0 E 2 3 赵修民 电压 互感器 M 山西科学教育出版社， 1 9 8 7 3 彭时雄 交流 电能 ( g 6 功率) 测量 综合误差 的测试 计算及 改进 技术 M 中国电力出版社， 2 0 0 2 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0
