作者Cavin Pietzsch和Patrick Plas
Cavin Pietzsch全球电力解决方案领导者，通用电气的电力转换业务
帕特里克塑料HVDC和FACTS总经理，GE电网解决方案业务
未来航空公司而且船只将由数据驱动，但更多的将由电力驱动。这款电动汽车已经闪亮登场并上路了。这架太阳能电动飞机最近完成了环球飞行。几十年前，全电厨房只是一代人的幻想。多年以后，电力将成为我们未来社会的血液，对此我们不会感到惊讶。需要更多的能源和电力来推动更高水平的活动和生活水平。
随着世界经济继续扩张，根据世界能源展望报告美国的能源需求将在2013年至2040年间增长近三分之一。
为了以快速而经济的方式实现这一增长，21世纪的主要能源挑战是尽可能高效地提供电力。重点不应该完全放在建设上新工厂和设施，而是以最有效的方式生产能源。在尽可能降低损失的同时保持高质量水平的目标，反过来将有助于为这些经济体继续增长和繁荣提供更多的能源。在这里，我们看看实现这一目标的三个主要挑战和解决方案。
- 稳定电网
电网是一个复杂的系统，在任何给定时刻，电力供应和需求必须相等。对于可预测的需求变化，如人类和工业活动的日常模式，以及设备过载和风暴带来的意外变化，需要对供应进行不断的调整。
与意外作斗争的是可再生能源的崛起。根据国际能源署(IEA)的数据，到2020年，可再生能源新增发电量将超过7亿千瓦，相当于可再生能源在全球发电中的份额将上升至26%以上。但可再生能源在本质上是不可预测的，这导致了超载和停电的可能性。这在中国和中国等国家是一个特别的问题美国．电网基础设施薄弱或不完善导致可再生能源产量下降。为了在这种环境下保持供电的可靠性和质量，需要经济高效的解决方案来提供动态电压支持和快速无功补偿。
电池存储技术的发展是确保可再生能源成为可行的长期能源的关键，它允许在电力需求更高的时候存储多余的电力，从而创建一个更灵活、更可靠的电网系统。
此外，柔性交流输电系统(FACTS)可以帮助电网运营商最大化现有线路的电力流量，提高电网的稳态和动态稳定性。
- 电网效率最大化
世界在不断发展。基载电厂的退役、日益严格的环保法规，以及更大规模的跨境贸易，都使电网的稳定性和生产率变得更加复杂。这种趋势是普遍的，在一个我们的能源消费没有放缓迹象的社会，逻辑表明，能源赤字必须得到弥补。这意味着需要新的解决方案来提供电压支持和快速无功补偿。
需要动态电压控制和提高电力传输能力，以帮助实现电网生产率的最大化，这可以直接转化为工厂的生产率和客户的收入。GE开发了SVC(静态无功补偿器)和STATCOM(静态同步补偿器)来满足这些需求。它们很容易集成到新的和现有的电网结构中，可以帮助提高电网的可靠性，并避免电网连接的升级成本。同步补偿机还可以提供短路功率和瞬态惯性。当电网电压下降时，STATCOM能够提供快速的响应时间以及产生或吸收无功功率的能力，有助于提高电网运行的可靠性和可用性。
电力质量也需要改善——通过使用低谐波水平的设备来创建一个有弹性和清洁的电网，从而提高生产力。
- 提高传输
随着土地成本的上升和发电厂建设在越来越偏远的地方，发电厂运营商需要能够将电力传输到很远的距离，同时将电力损失保持在最低限度，并将传输能力提高到最大。随着发展中国家城市化进程的加快，这一问题日益突出。
高压直流(HVDC)是能源管理人员面临的最大挑战之一的答案:以尽可能低的损失更有效地移动更多的电力。与交流系统相比，高压直流在长距离上更节能，而实功率和无功潮流完全可控，快速和准确。
随着世界能源需求的持续增加，电网的压力持续增加，我们适应并继续提高我们的技术能力是至关重要的。了解和最大化现有基础设施的能源效率，将在帮助我们满足当今和未来的能源需求方面发挥关键作用。
了下:可再生能源
