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第1章 输电网前沿技术集成的中期路线图1

1.1 输电系统的演化1

1.1.1 欧洲（或欧盟）1

1.1.2 美国5

1.1.3 全球电力系统未来的焦点6

1.1.4 欧洲案例：泛欧地区输电网络面对的五大挑战7

1.1.5 对2030年泛欧洲输电系统的展望9

1.2 针对TSO的欧洲中期技术路线图12

1.2.1 技术集成路线图的适用范围12

1.2.2 支持输电系统的既定创新技术15

1.2.3 技术集成路线图的概述18

1.2.4 无源设备集成技术路线图21

1.2.5 有源设备技术集成路线图24

1.2.6 实时监控设备的技术集成路线图25

1.3 结论28

参考文献30

第2章 新型电缆32

2.1 输电电缆的发展简史32

2.2 技术综述33

2.2.1 电缆的基本组成33

2.2.2 挤包绝缘电缆系统34

2.2.3 自容式充油电缆系统36

2.2.4 其他类型的电缆37

2.2.5 电气参数38

2.3 挤包绝缘电缆交流输电的可靠性及运行历史41

2.3.1 输电电缆的运行41

2.3.2 电缆安装42

2.4 长距离输电44

2.4.1 特高压交流电缆的最大输电距离44

2.4.2 对网络的影响及并联补偿45

2.5 高压直流输电电缆48

2.5.1 粘性浸渍纸绝缘高压直流电缆系统51

2.5.2 高压直流挤包绝缘电缆52

2.5.3 其他类型的高压直流输电电缆54

2.5.4 陆地输电用高压直流电缆54

2.5.5 高压直流输电电缆的主要特性55

2.6 输电电缆的电气应力55

2.6.1 交流电缆的电气应力56

2.6.2 直流电缆的电气应力57

2.6.3 高压直流电缆工程57

2.7 电缆对环境的影响59

2.8 电磁场60

2.9 电缆系统的投资成本62

2.10 其他革新技术63

2.10.1 超导电缆64

2.10.2 高温超导电缆的设计64

2.10.3 高温超导电缆的特点64

2.11 气体绝缘线路66

参考文献67

第3章 实时热容评定系统69

3.1 实时热容评定系统的背景69

3.2 技术综述69

3.2.1 建立实时热容评定系统的目的69

3.3 实时热容评定系统与输电系统运营商的运营70

3.4 高压输电线路中设置实时热容评定系统的益处71

3.5 有关实时热容评定系统的说明72

3.5.1 分布式温度传感器的设计原则72

3.6 实时热容评定系统中分布式温度传感器系统的应用74

3.7 动态实时热容评定系统与仅采用分布式温度传感器的系统的比较75

3.8 实时热容评定系统的实现76

3.9 系统检验的专用检测电路77

3.9.1 电缆设计77

3.9.2 测试电路的供电78

3.9.3 测试电路的特性81

3.9.4 估算地面热阻率82

3.9.5 电阻测量值的确定82

3.9.6 额定电流的计算82

3.9.7 参数监测及传感器83

3.10 系统功能83

3.10.1 系统描述数据库84

3.10.2 数学模型84

3.10.3 人机界面85

3.10.4 硬件要求85

3.10.5 现场输入86

3.10.6 输出87

3.10.7 用户的数据采集与监控设备直接输入／输出87

3.11 分布式温度传感器的测量方法88

3.11.1 未受干扰的地面温度88

3.12 实时数据库88

3.13 数学计算88

3.14 图形用户界面的特点89

3.14.1 图形用户界面89

3.14.2 警报窗口89

3.14.3 数据的历史变化趋势90

3.15 测试结果90

3.15.1 电缆发热91

3.16 运行经验92

3.17 结论93

参考文献93

第4章 柔性交流输电系统设备95

4.1 历史和技术背景95

4.2 技术回顾97

4.2.1 并联控制器98

4.2.2 串联控制器101

4.2.3 复合控制器103

4.2.4 FACTS设备的可靠性和可用性107

4.3 FACTS设备的主要技术特征总结109

4.4 经济性和环境方面109

4.4.1 简介109

4.4.2 FACTS的经济层面分析110

4.4.3 FACTS对环境的影响113

4.5 FACTS在网状电网中的整合规划113

4.5.1 FACTS在现代电力系统发展中的潜力114

4.5.2 传输拥塞缓解和提高容量118

4.5.3 FACTS应用实例119

4.5.4 未来趋势122

4.6 总结123

参考文献124

第5章 高压直流输电128

5.1 简要历史背景和展望128

5.2 技术综述129

5.2.1 电网换相CSC HVDC132

5.2.2 自换相VSC HVDC134

5.2.3 可靠性和可用性137

5.2.4 VSC HVDC嵌入同步电网的影响139

5.2.5 多端HVDC输电141

5.2.6 远距离电力传输144

5.3 经济和环境方面150

5.3.1 HVDC输电设备的成本要素150

5.3.2 HVDC输电线路的环境影响152

5.4 精选至今仍在运行中的HVDC输电项目154

5.4.1 欧洲的HVDC输电项目154

5.4.2 美洲的HVDC输电项目158

5.4.3 非洲的HVDC输电项目161

5.4.4 亚洲的HVDC输电项目162

5.4.5 总结和经验教训164

5.5 输电网络集成HVDC系统的规划165

5.5.1 HVDC面向现代电力系统发展的潜力166

5.5.2 输电阻塞的减轻和容量的增加168

5.5.3 异步运行的电网间的耦合170

5.5.4 海上风电场的连接171

5.6 结论171

参考文献173

第6章 电力潮流控制设备的协调方法176

引言176

6.1 为什么需要进行电力潮流设备的协调176

6.2 协调PST的现行技术途径178

6.2.1 容量分配过程中PST的协调180

6.2.2 在TSO日前操作安全规划中PST的协调性181

6.2.3 实时操作中PST的协调182

6.2.4 PST设备在北美的实时操作183

6.3 PFC设备协调控制的新方法183

6.3.1 关于PFC协调系统以前的工作184

6.3.2 对最新方法的分析186

6.3.3 未来协调方法的一般性讨论197

6.4 总结198

6.4.1 容量分配198

6.4.2 日前安全计划198

6.4.3 实时协调199

参考文献199

第7章 电能存储：提高未来电力系统灵活性的新选择202

7.1 未来的电力系统需要提高灵活性202

7.2 电能存储的定义203

7.3 电能存储在电网运行中的作用204

7.3.1 电能存储在输电系统中的作用205

7.3.2 电能存储在配电系统中的作用209

7.4 欧洲未来储能技术发展的推动力210

7.5 储能技术在欧洲的应用及发展前景211

7.5.1 物理储能213

7.5.2 电磁储能和静电储能223

7.5.3 化学储能224

7.5.4 蓄热225

7.6 储能在美国和日本的应用前景225

7.6.1 储能在美国的应用前景225

7.6.2 储能在日本的应用前景227

7.7 储能技术的技术成熟度及成本227

7.8 储能商业应用的效益前景230

7.8.1 孤岛电力系统储能232

7.8.2 英国苏格兰奥克尼群岛的电力储能站232

7.9 结论233

参考文献234

附录237

附录A 先进传输技术的术语解释237

A.1 高温超导（HTS）电缆237

A.2 气体绝缘线路（GIL）240

A.3 高温导线（HTC）244

A.4 移相变压器（PST）250

A.5 基于实时热评定（RTTR）的电缆／线路254

A.6 广域监测系统（WAMS）／同步相量测量单元（PMU）257

A.7 高压直流输电（HVDC）260

A.8 柔性交流输电系统（FACTS）265

A.9 风力抽水蓄能及风机快速停机状况下的电能供应272

A.10 压缩空气储能（CAES）275

A.11 飞轮储能（FES）277

A.12 超导磁储能（SMES）280

A.13 钠硫（Na-S）电池282

A.14 液流体电池（功率／能量存储）284

A.15 超级电容器（储能）288

A.16 锂离子电池292

A.17 故障限流器（FCL）296

A.18 新型输电塔302

附录B 参考文献305

B.1 背景305

B.2 路线图和相关规范306

B.3 超导电缆307

B.4 PST308

B.5 基于RTTR的电缆和线路308

B.6 GIL309

B.7 HTC309

B.8 WAMS/PMU310

B.9 HVDC311

B.10 FACTS313

B.11 储能技术314

B.12 限流器316

B.13 新型输电塔316

关于作者317