智能输电线“神经元”提升电网容量

IEEE电气电子工程师学会 2024-06-24 15:48

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HEIMDALL POWER


老化的高压输电线路是当今电网的一个瓶颈,但如果一个简单的调整就能将其容量提高40%呢?这就是明尼苏达州Great River Energy公司目前正在研究的问题。在去年一个成功的试点项目之后,该公司正在其高压输电线路上安装52个智能传感器电机,也称为“神经元(neurons,https://heimdallpower.com/us/heimdall-power-launches-largest-dynamic-line-rating-project-in-the-u-s-with-great-river-energy/)”,这些是由总部位于奥斯陆的Heimdall Power公司制造的。每个神经元都包含传感器,可以帮助操作员更有效地管理电力传输。


一个关键的挑战是输电线路会随着温度的升高而失去容量。随着气温的升高,运营商会减少通过线路输送的电量,以最大限度地减少损失,并避免因过热而导致的电力中断。高压线路也有“下垂(drooping)”的问题;电线会随着温度的升高而膨胀并变长。这使塔楼之间的环路底部更靠近地面,在那里它们可能有接触树木或建筑物的风险。


标准做法是根据季节设定限制。这些限制通常基于保守的最坏情况(https://www.ferc.gov/news-events/news/ferc-rule-improve-transmission-line-ratings-will-help-lower-transmission-costs)。


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这种方法使潜在的输电能力闲置。重量轻的Heimdall Neurons有足球大小,安装在传输线上。它们甚至可以在不到两分钟的时间内由无人驾驶飞机安装完成(https://youtu.be/56LSpvZQ9l0)。传感器监测温度和电流。他们还可以在线路上执行其他重要任务,如故障检测和结冰监测。神经元收集的数据随后在云中进行处理,并交付给运营商,以便他们可以根据实时数据而不是远距离进行的猜测来使用输电线的全部容量——出于安全考虑,这通常需要保守估计。


该公司表示,这种信息不足可能会使输电线以低于峰值的速度运行,并使现实世界的输电能力经常闲置。


电网运营商确实有其他选择,但它们的成本更高,实施起来可能需要更长的时间。根据美国能源信息管理局的数据,平行建造一条新的高压线以增加容量,每英里的成本可能在117万至862万美元之间,而且需要数年的时间。另一种方法是用“高级架空导线”取代现有的电缆,从而“重新连接”现有的高输电线路,这种导线的载电量是标准电缆的10倍。根据美国能源部的数据,这样一个项目的成本可能是一条新输电线路的一半或更低(https://www.energy.gov/oe/articles/advanced-transmission-technologies-report),而且只需要一小部分时间。


Festevoll说,相比之下,Heimdall Power Neuron可以快速部署,成本相对较低。他说,结果是,与建造新的输电线路或更换现有电缆相比,输电线路容量在更短的时间内显著增加,成本仅为一小部分。


Festevoll说,Great River Energy的旅程始于一个由四个Heimdall Power Neuron组成的试点项目。利用动态线路额定值来调整选定线路的输电量,该公司成功地将输电能力提高了42.8%。建造额外的输电线路以增加同等的增长将需要数年时间,而且成本要高得多。根据一位公司代表的说法,传感器球的部署成本仅为新建生产线成本的2%至5%。


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