2013年我在《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表文章提出了“三代電網(wǎng)”的概念。第1代電網(wǎng)，指20世紀(jì)前50年，低電壓、小機(jī)組、小電網(wǎng)為主的電力系統(tǒng)發(fā)展初級(jí)階段。隨著第2次世界大戰(zhàn)結(jié)束后全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和新中國(guó)成立，尤其是中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求急速增加，電網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展發(fā)生巨大變化，大電網(wǎng)、大機(jī)組、超/特高壓交直流輸電組成了第2代電力系統(tǒng)的大格局，但第2代電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)主要基于化石能源，面對(duì)其進(jìn)一步發(fā)展對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染和日益嚴(yán)重的全球氣候變化的危機(jī)，這種模式難以持續(xù)。第三代電網(wǎng)即新一代電力系統(tǒng)，始于本世紀(jì)初期，是以可再生能源和低碳清潔能源發(fā)電為主，是大機(jī)組和中小機(jī)組相結(jié)合，大電網(wǎng)和中小電網(wǎng)以及微電網(wǎng)并存的新時(shí)代，是可持續(xù)的能源電力發(fā)展新模式。

對(duì)于新一代電力系統(tǒng)，我從技術(shù)上概括了它的四個(gè)主要特征：高比例可再生能源電力系統(tǒng)、高比例電力電子裝備電力系統(tǒng)、多能互補(bǔ)綜合能源電力系統(tǒng)、信息物理融合的智慧能源電力系統(tǒng)?，F(xiàn)在看來(lái)，這些特征與新型電力系統(tǒng)有不少共通之處，而新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體，要求更高。在碳達(dá)峰、碳中和大背景下，加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，具有很大的挑戰(zhàn)性，但這是人類(lèi)利用能源電力可持續(xù)發(fā)展的大方向。

一、概述（ZKY-2000真空度試驗(yàn)儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）

真空斷路器是電力系統(tǒng)中普遍使用的高壓電器，其核心部件是真空滅弧室，由于滅弧室是以真空條件作為工作基礎(chǔ)的，所以它不象油開(kāi)關(guān)，SF6開(kāi)關(guān)那樣容易檢測(cè)其質(zhì)量。傳統(tǒng)上，真空斷路器用戶判斷滅弧室真空度的方法是工頻耐壓法，這種方法只能粗略判斷真空度嚴(yán)重化的滅弧室。

是真空滅弧室的真空度的鑒定設(shè)備，以單片計(jì)算機(jī)為主控單元，測(cè)試過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。該儀器的采樣設(shè)計(jì)一改以往采用電流峰值做標(biāo)定的方法，而采用離子電荷來(lái)做標(biāo)定。這樣，有效地抑制了測(cè)試過(guò)程中瞬態(tài)電源的干擾，使測(cè)試穩(wěn)定可靠。由于采用計(jì)算機(jī)為主控單元，該儀器能很方便地扣除由于環(huán)境因素產(chǎn)生的漏電電流。本儀器突出的特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了真空滅弧室的免拆卸測(cè)量，直接顯示真空度值，使真空斷路器用戶詳細(xì)掌握滅弧室的真空狀態(tài)，為有計(jì)劃地更換滅弧室提供了可靠的依據(jù)，為電網(wǎng)的運(yùn)行提供了有力保障，克服了工頻耐壓法僅能判斷滅弧室是否報(bào)廢的缺陷。

測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便，抗干擾能力強(qiáng)，特別適用于供電單位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，是真空斷路器生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、維修的必備儀器之一。

二、測(cè)試原理（ZKY-2000真空度試驗(yàn)儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）

將滅弧室的兩觸頭拉開(kāi)一定的開(kāi)距，施加脈沖高壓，與殘余氣體分子發(fā)生碰撞電離，所產(chǎn)生的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例關(guān)系。對(duì)于不同的真空管，在同等真空度條件下，離子電流的大小也不相同，當(dāng)測(cè)知離子電流后，通過(guò)離子電流一真空度曲線，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成真空度的計(jì)算，并顯示真空度值。

三、技術(shù)參數(shù)（ZKY-2000真空度試驗(yàn)儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）

1.真空度測(cè)量范圍：    9.999×10-1～1×10-5

2.離子電流測(cè)量范圍：    9.999×10-1～1×10-7

3.測(cè)  量  誤  差：    ＜5%

4.測(cè) 量 分 辨 率：    10-5pa

5.允許環(huán)境溫度：    -20℃～50℃

6.空  氣  濕  度：    ≤80%RH

7.電          源：    AC，220V，50Hz±10%

8.外  型  尺  寸：    420×290×210（mm）

9.高  壓  輸  出：    脈沖≤4kV15kHz

⒑重          量：    8kg

四、使用方法（ZKY-2000真空度試驗(yàn)儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）

（1）本儀器分兩種用途使用：

1、用于真空滅弧室生產(chǎn)線中滅弧室的質(zhì)量控制，斷路器生產(chǎn)廠家的滅弧室的入庫(kù)檢驗(yàn)。

2、用于檢測(cè)安裝于開(kāi)關(guān)整機(jī)上的真空滅弧室的真空度。這類(lèi)檢測(cè)主要用于供電部門(mén)的例行檢修及容量試驗(yàn)中對(duì)真空滅弧室承受能力的判定。

（2）連線：

使滅弧室觸頭至于分狀態(tài)，將高壓線和信號(hào)輸入線分別接滅弧室的動(dòng)端與靜端。注意，高壓線應(yīng)懸空

注意：使用前儀器必須良好接地!檢查連線正確后便可開(kāi)機(jī)。

將儀器的電源開(kāi)啟后，顯示屏顯示菜單如下圖：

（3）管型選擇：

測(cè)量時(shí)，首先選擇管型，儀器內(nèi)已存入多種管型，具體參數(shù)見(jiàn)附錄表格。

1、管型選擇操作方式：

按[選擇鍵]，使[◢◢]指向選擇測(cè)試管型，按[確認(rèn)鍵]，用［＋鍵］或［－鍵］調(diào)整管型參數(shù)，當(dāng)顯示器顯示管型與所需測(cè)量的管型代號(hào)一致時(shí)便可，按[確認(rèn)鍵]，返回主菜單。若說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有給出要測(cè)量的管型時(shí)，可用尺寸相近，接線方式相同的管型代替。

2、測(cè)量

按[選擇鍵]使[◢◢]至測(cè)試真空管“Pa”，按[確認(rèn)鍵]儀器處于測(cè)量狀態(tài)。并自動(dòng)完成所有的測(cè)量、計(jì)算、顯示等全過(guò)程。

3、打?。?/span>

若需打印測(cè)試數(shù)據(jù)，則按[確認(rèn)鍵]返回主菜單，按[選擇鍵]使[◢◢]至打印測(cè)試數(shù)據(jù)，再按[打印鍵]，即可打印出所有測(cè)量數(shù)據(jù)。

4、如果沒(méi)有可代用的參數(shù)，則可按[選擇鍵]使[◢◢]指向“A”，這樣可直接給出電離電流，一般來(lái)說(shuō)。電離電流（A）較真空度（Pa）小2個(gè)數(shù)量級(jí)。

五、硬件構(gòu)造（ZKY-2000真空度試驗(yàn)儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）

ZKY-2000的硬件大致分為四部分

1、CPU主控單元

該部分用于接收用戶指令，控制顯示器進(jìn)行各種顯示，產(chǎn)生高壓?jiǎn)卧璧拿}沖信號(hào)，及對(duì)磁控電流控制單元發(fā)出各種控制指令，負(fù)責(zé)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的精準(zhǔn)時(shí)序控制，該單元是整個(gè)系統(tǒng)的主體。

2、高壓控制板

高壓部分將控制部分送來(lái)的具有一定占空比的信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)高壓變壓器，從而產(chǎn)生測(cè)量所需的高壓。

3、按鍵與顯示板

按鍵部分用于用戶指令，操縱按鍵使儀器處于不同的工作狀態(tài)。

顯示部分用于顯示系統(tǒng)的各種參數(shù)。

4、打印機(jī)

用于打印輸出所測(cè)量的參數(shù)，打印結(jié)果如下所示：

TESTED BUIC-Ⅲ               TESTED BYUC-Ⅲ

PRESSURE：3.260E-5Pa         CURRENT：2.621E-6A

（真空度值）                 （漏電流值）

TUBE NO： （管編號(hào)）         TUBE NO： （管編號(hào)）

TUBE TYPE：（管型）           TUBE TYPE：（管型）

DATE：    （日期）           DATE：    （日期）

TEST REPORT                  TEST REPORT

（檢驗(yàn)記錄）                 （檢驗(yàn)記錄）

面對(duì)新一代電力系統(tǒng)的構(gòu)建，我提出了六類(lèi)具有全局性影響的關(guān)鍵技術(shù)。其中三類(lèi)是“可靠高效低成本長(zhǎng)壽命新型儲(chǔ)能技術(shù)”、“清潔高效低成本氫能生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用技術(shù)”和“數(shù)字化、人工智能和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。由于新能源發(fā)電波動(dòng)性和間歇性強(qiáng)，大量接入電網(wǎng)會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，這是需要全人類(lèi)共同攻克的難題。儲(chǔ)能則可以很好地平衡新能源的波動(dòng)。我國(guó)自上世紀(jì)六十年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)建設(shè)抽水蓄能電站，隨著我國(guó)新興能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，目前抽水蓄能電站的配置已由過(guò)去側(cè)重于用電負(fù)荷中心逐步向能源基地、送出端和落地端等多方面發(fā)展。近年來(lái)以化學(xué)電池為主的新型儲(chǔ)能裝置在電力系統(tǒng)中快速發(fā)展，未來(lái)將與抽水蓄能電站一起成為應(yīng)對(duì)新能源短周期波動(dòng)性間歇性的主要措施；但對(duì)風(fēng)電光伏發(fā)電等受異常天氣變化影響的中長(zhǎng)周期功率和能量波動(dòng)來(lái)看，清潔制氫和儲(chǔ)氫將是*為經(jīng)濟(jì)有效的方式，即利用可再生能源制氫，將隨時(shí)變化不可控的清潔電力轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存、便于運(yùn)輸?shù)木G色液體氣體燃料和化工原料，這既是對(duì)可再生能源的充分利用，又能通過(guò)儲(chǔ)氫和氫轉(zhuǎn)化產(chǎn)品(甲烷、甲醇等)成為應(yīng)對(duì)新能源中長(zhǎng)周期波動(dòng)的備用清潔能量來(lái)源，還可以在電網(wǎng)運(yùn)行中通過(guò)調(diào)節(jié)電解水裝置等給電網(wǎng)帶來(lái)新的靈活性調(diào)節(jié)手段。從這個(gè)意義上看，制氫、儲(chǔ)氫和用氫，應(yīng)該是未來(lái)新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)前，我們要充分利用新能源占比逐步提高過(guò)程的時(shí)間窗口，進(jìn)一步研發(fā)制氫儲(chǔ)氫和氫轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高效率，降低成本，為未來(lái)新型電力系統(tǒng)的方便可靠穩(wěn)定運(yùn)行做好充分準(zhǔn)備。

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