在最近的COP26会议之后，人们普遍认为国际合作是气候变化的必要条件，而不是选择。为了有所作为并实施净零战略，各国需要开始合作，接受全球可用的创新技术。

　　在英国国内，显然需要更可靠、更高效的直流电网技术。为了接近其净零目标，英国似乎需要革命性的能源基础设施开发和技术的帮助，如高压、直流(HVDC)和智能风力涡轮机。

　　事实上，最近的调查结果表明，对2025年之前交付的所有离岸项目采用综合方法可以为消费者节省约60亿英镑——这相当于从现在到2050年总资本和运营支出的18%。

　　智能电网的力量

　　许多人认为，需要智能宏观电网，因为它们能够更好地整合可再生能源，并与需求相匹配。这些巨大的电网连接着可能与多个国家一样大的地区。它们通过电信系统等先进技术进行控制，需要以超高压直流输电系统(UHVDC)配电为基础，该配电系统能够以较小的损耗远距离输送电力。

　　目前，巴西有两个UHDVC系统，印度有两个项目，中国有20个项目。在全球范围内，国内外都有几家制造商可以生产特高压直流电。伯明翰大学最近在一个项目上取得了突破，该项目可以提高特高压直流输电和高压直流输电技术的可靠性，反过来，这将有助于区域和全球高效、可靠和经济的能源供应系统。

　　对于数据中心是智能电网需求的问题，还是解决方案，存在一些不确定性。据UTIME研究所的估计，数据中心每年消耗大约200到500万亿千瓦时的能源，其中UpTimeInstitute的David Mytton在2月2021号《自然伙伴杂志》中引用了清洁水。

　　2019冠状病毒疾病流行，以及全球数字化战略，可能意味着电力消费将大幅增长2030。因此，数据中心一直在对需求问题做出贡献，但用于调度数据中心能源需求的智能算法可以减少需求，并有助于智能电网控制和服务。

　　可再生的方法

　　综合方法通常使用高压直流技术，以实现海上风能输送和连接的灵活性和效率。目前有两种不同类型的高压，包括正在使用的直流换流器技术——基于电压源换流器的高压直流输电和基于线路换流器的高压直流输电。

　　基于电压源换流器的高压直流输电具有两个优点，包括不易发生交流故障，以及换流器换相失败的可能性较低。这将导致换流站的无功电压控制，以及快速动态无功功率和交流电压控制。然而，它也有一些缺点，例如功率容量较低、功率损耗较高、投资成本较高，并且更容易发生直流故障。

　　线路换流换流式高压直流输电具有容量大、损耗低、技术成熟、直流故障可控、投资成本低等优势。缺点包括更容易发生交流故障、逆变器侧的通信故障以及换流站的大功率消耗。

　　这两种技术都有一系列优点和缺点。它们之间的一个共同因素是，这两种技术都存在可靠性问题。基于电压源换流器的高压直流输电需要直流断路器来解决这一问题，这将增加投资成本。

　　这两项技术都使海上风能得以整合并与邻国相连，这意味着这些进步可以带来激动人心的机遇。例如，研究和开发工作可以产生更可靠、更具成本效益的技术。这反过来可能刺激电力电子设备的工作，如绝缘栅双极晶体管和集成栅换向晶闸管，它们可以吸引更多的投资机会。

　　智能风力涡轮机的发展

　　整合风力发电，并用其取代传统的化石燃料发电厂，是英国电网频率稳定性的根本挑战。这是通过使系统“更轻”并随着发电机停机增加频率变化率来减少系统惯性的结果。

　　例如，2019年8月发生的停电导致英格兰中部、东南部、西南部、西北部和东北部以及威尔士停电。这起事故是由霍恩西和小巴福德两处几乎同时发生的意外停电引发的，这两处停电都是由雷击引起的。这是运行未来低惯性电力系统时面临的挑战的一个主要例子。

　　展望未来，找到一种有效的方法来使用涡轮系统将变得更加重要，因为涡轮系统可以提供并维持有效的频率稳定性和调节。有一些方法可以让风力涡轮机调节电力并提供一致的支持，但由于风速和其他系统条件的变化，这些方法并不总是可靠的。随着越来越多的风力涡轮机被集成到系统中，在平衡供需的同时保持系统稳定变得越来越困难。与风力发电成为发电的重要组成部分之前此类问题的发生率相比，电网频率骤降发生得更快、更严重。

　　我们可以期待一种“智能”系统控制策略，控制风力涡轮机的能量存储和释放，其中风力涡轮机的叶片被视为大型飞轮存储系统。这将降低停电的风险，并支持全球风能使用的增加。需要更多的研究和开发来展示这些新兴的智能风力涡轮机控制系统，但像这样的新解决方案的开发可能会使未来的电网更加灵活、安全和高效。

　　总体而言，这些可靠高效的技术显然将为英国的基础设施建设铺平道路。尽管有许多优点和缺点，但创新方法将为整个开发提供一致的支持。HVDC等开创性技术将迅速改变我们到2030年实现净零的方法。

　　责任编辑：张华