智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

史世杰

摘 要

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們生活水平也大幅度提升，各項(xiàng)社會(huì)事業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日漸完善。在這一時(shí)期，人們對(duì)用電的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)及線路設(shè)計(jì)已經(jīng)無法滿足新時(shí)期對(duì)用電安全、高運(yùn)行性能的實(shí)際需求?；诖?，本文從社會(huì)發(fā)展、技術(shù)改進(jìn)的視角，簡要探析智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，著重探究智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 電力電子技術(shù) 信息化 規(guī)劃建設(shè)

1 問題提出

自2009年國家電網(wǎng)公司第一次提出“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)之后，我國各地已經(jīng)相繼展開堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)工作。同時(shí)，黨中央“十二五”計(jì)劃中也明確指出堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)是“十二五”期間社會(huì)公益性產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架及各級(jí)支線電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展為基礎(chǔ)的新型供電系統(tǒng)。國內(nèi)現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體上來看應(yīng)當(dāng)屬于一個(gè)剛性系統(tǒng)，其智能化及信息化程度相對(duì)較低，大大限制了供電系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和效率的發(fā)揮，而智能電網(wǎng)之所以被稱之為“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，它最大的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)就是“堅(jiān)強(qiáng)”。所謂堅(jiān)強(qiáng)，即當(dāng)供電系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)大擾動(dòng)或者突發(fā)故障時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)仍能保持對(duì)用戶的供電能力，最大限度地避免出現(xiàn)大面積停電事故現(xiàn)象。比如遭遇自然災(zāi)害、或者是極端的天氣環(huán)境下，智能化系統(tǒng)可以確保電網(wǎng)繼續(xù)安全運(yùn)行。除了這一特點(diǎn)之外，智能電網(wǎng)還具備著自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。比如在自愈這一項(xiàng)，主要表現(xiàn)為實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力，具備著較高水平的故障預(yù)警與預(yù)防控制能力。

本文著力分析了電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。先進(jìn)的電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)及線路系統(tǒng)搭建過程中是不可缺少的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。首先，電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，對(duì)于保障電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行工作的安全穩(wěn)定具有很好的優(yōu)化功能。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)是一個(gè)信息、數(shù)據(jù)互動(dòng)的系統(tǒng)，在運(yùn)行工作的過程中，服務(wù)用戶對(duì)于用電的特點(diǎn)不盡相同，包括其他環(huán)境方面的影響，所以需要保證智能電網(wǎng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而先進(jìn)的電力電子技術(shù)完全可以解決這一問題。其次，智能電網(wǎng)屬于一種經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型、效益型兼顧的公益性產(chǎn)業(yè)，它提倡節(jié)能、低碳等可持續(xù)理念，目的是在滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展基本需求的基礎(chǔ)上，解決環(huán)境問題、資源枯竭問題，而先進(jìn)的電力電子技術(shù)就可以促進(jìn)可再生能源的有效與循環(huán)利用。

2 電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電力電子裝備

智能電網(wǎng)系統(tǒng)中與以往的電力系統(tǒng)的相同點(diǎn)在于整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)。一般分為三部分來進(jìn)行，第一是發(fā)電系統(tǒng)，第二是輸電系統(tǒng)，第三是配電系統(tǒng)。供電行業(yè)內(nèi)通常將配電系統(tǒng)稱為配電網(wǎng)，因?yàn)樗钦麄€(gè)電力系統(tǒng)項(xiàng)目的終端環(huán)節(jié)，它面向的是區(qū)域內(nèi)所有用電用戶。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上，一般都是從輸電系統(tǒng)開始，主要是將接收的電能分配給區(qū)域內(nèi)每一個(gè)用戶。隨著電力電子裝備的更新?lián)Q代，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，將電力系統(tǒng)的時(shí)變性特點(diǎn)成功挖掘了出來。在這種環(huán)境下，借助于先進(jìn)的電力電子設(shè)備的使用，可以使得配電網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的區(qū)域用戶，負(fù)荷環(huán)境的每一個(gè)變化均具有調(diào)控與適應(yīng)能力，極大提高了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。最常使用到的電力電子設(shè)備，例如，配電網(wǎng)中使用的串并聯(lián)同步補(bǔ)償器，這一電力電子設(shè)備在配電系統(tǒng)中，通過串聯(lián)裝置將系統(tǒng)與負(fù)荷隔離；再如源濾波器，它在系統(tǒng)中所起到的作用主要是無功補(bǔ)償、抑制諧波。除此之外，包括像固態(tài)開關(guān)，以及各配電線路用戶端使用的相關(guān)電力電子裝置。

2.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)于電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。前文中也已經(jīng)提到過了，智能電網(wǎng)最大的特點(diǎn)就是“堅(jiān)強(qiáng)”，當(dāng)然，這也是最大的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，常見的項(xiàng)目有風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等，還有像發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，這些均離不開電力電子技術(shù)。以太陽能發(fā)電（光伏發(fā)電）為例，整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)包含的主要部分有光伏陣列、控制器、逆變器、畜電池等。由于光伏陣列所發(fā)的電力屬于主流電，這種情況下，除了特殊用電負(fù)荷之外，大多情況下必須要通過逆變器來將直流電轉(zhuǎn)化成交流電。此外，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)注入到電網(wǎng)的功率要求比較高（大），因此，為了進(jìn)一步彌補(bǔ)光伏發(fā)電功率的波動(dòng)，還必須要使用到控制器，目的就是降蓄電池組實(shí)現(xiàn)雙向充放電控制模式，如此一來，便可更加安全、高效的確保負(fù)荷平穩(wěn)供電。

電力電子技術(shù)在輸電、配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。還是以太陽能發(fā)電為例，由于主流電的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。所以，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電或者是在同一時(shí)間段對(duì)不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)式輸電，優(yōu)勢(shì)比較明顯，而其中所使用到的就是晶閘管換流閥。在配電環(huán)節(jié)，正如上部分所言，在整個(gè)電網(wǎng)的電力電子裝置架構(gòu)中，作用最為明顯的就是智能萬用變壓器，它與傳統(tǒng)的線圈式變壓器存在本質(zhì)的區(qū)別，包括在電流轉(zhuǎn)化、電力輸送以及額定電壓設(shè)置等方面，可以為用戶提供有選擇性的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

3 結(jié)語

“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)總的所有環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，是一種堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保的現(xiàn)代化電網(wǎng)。只有形成堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，只有為電力系統(tǒng)構(gòu)建“堅(jiān)強(qiáng)”的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化的“智能”技術(shù)特征，才能充分發(fā)揮堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的功能和作用

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作者單位

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司鄂爾多斯電業(yè)局 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 017000