新智能電網(wǎng)技術(shù)問世 解決40年來電力系統(tǒng)區(qū)域振蕩問題

美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）和蒙大拿大學(xué)理工學(xué)院（Montana Tech University）近期聯(lián)合展示出一項(xiàng)已獲得全球百大科技研發(fā)獎(jiǎng)（R&D 100 Awards）的控制系統(tǒng)，透過在西部電網(wǎng)中所使用的這項(xiàng)新智能電網(wǎng)技術(shù)來抑制電力系統(tǒng)區(qū)域振蕩（Inter-area oscillation）現(xiàn)象所產(chǎn)生的問題。

據(jù)報(bào)導(dǎo)，此新控制系統(tǒng)可使公用事業(yè)公司經(jīng)由輸電線路輸送出更多的電力，從而降低公用事業(yè)和消費(fèi)者的成本，并為電網(wǎng)提供更高的穩(wěn)定性。

電力系統(tǒng)區(qū)域振蕩現(xiàn)象，意即輸電線路在位于公共事業(yè)體和客戶兩端之間出現(xiàn)了不同的系統(tǒng)振蕩頻率。若伴隨更多的電力輸送和振蕩的幅度增大，便有可能對(duì)電力輸出造成干擾，甚至出現(xiàn)斷電情形。而截至目前為止，能夠防止破壞性振蕩的唯一安全有效方法，就是減少透過輸電線路所傳送的電量。

桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室工程師表示，在大多數(shù)情況下，這些電力系統(tǒng)區(qū)域振蕩現(xiàn)象并不會(huì)造成負(fù)面影響或是影響運(yùn)行；然而一旦遇到夏季或是某個(gè)用電尖峰時(shí)段電力在大量輸送的情況下，便可能造成嚴(yán)重的系統(tǒng)區(qū)域振蕩。

舉例來說， 1996年8月這種區(qū)域振蕩現(xiàn)象因?yàn)樽兊挠鷣碛鷱?qiáng)烈，使得整個(gè)美國西部電網(wǎng)都受到?jīng)_擊而產(chǎn)生分裂，把美國西南部與西北部區(qū)域的電網(wǎng)整個(gè)隔離開來，導(dǎo)致了一場(chǎng)影響數(shù)百萬人的大規(guī)模停電事故，范圍包括了亞利桑那州、加州、科羅拉多州、愛達(dá)荷州、奧勒岡州、內(nèi)華達(dá)州、新墨西哥州和華盛頓州。

盡管這種區(qū)域振蕩現(xiàn)象已被識(shí)別出來逾40年，然而因?yàn)槿狈φ麄€(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，使得要研發(fā)出一種安全有效率、能抑制或控制這種振蕩現(xiàn)象的方法變的頗為困難，或是要面臨必須付出巨額成本且曠日費(fèi)時(shí)的代價(jià)。

新控制系統(tǒng)目前已成功的在振蕩頻率加劇時(shí)采取了積極的反制作用。這樣的運(yùn)行原理一如蹺蹺板，當(dāng)振動(dòng)的一端觸及到相對(duì)高點(diǎn)后，便可透過用力向下推送來扭轉(zhuǎn)原本的振蕩現(xiàn)象，使其呈現(xiàn)出反作用力的效果。

由于精確的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)于確保整個(gè)控制系統(tǒng)能夠安全的抵制強(qiáng)烈的振蕩現(xiàn)象是至關(guān)重要的要素，研究小組便已建立起一個(gè)能夠防范數(shù)據(jù)質(zhì)量出現(xiàn)問題的監(jiān)控系統(tǒng)。研究人員指出，當(dāng)數(shù)據(jù)太過老舊時(shí)，許多意外狀況便可能因此浮現(xiàn)。因此研究小組設(shè)置了許多傳感器，使其每隔16毫秒就可在北部和南部區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。

桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理表示，這是美國首次對(duì)于電力系統(tǒng)廣域阻尼控制進(jìn)行的成功展示，而這項(xiàng)系統(tǒng)也解決了北美西部電力系統(tǒng)的一種南北模式。至于下一步計(jì)畫，便是設(shè)計(jì)出能夠在整個(gè)單一大型電力系統(tǒng)中、同時(shí)抑制不同模式之間的多重區(qū)域振蕩現(xiàn)象。