探究先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

淄博市技師學(xué)院 孫 磊

探究先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

淄博市技師學(xué)院 孫 磊

在計算機信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，電力電子技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，并且已經(jīng)取得了一定的成效。本文首先對電力電子技術(shù)進行了簡單概述，之后對我國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀以及我國智能電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢進行了分析，最后重點對電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用策略進行了探究，旨在為關(guān)注這一領(lǐng)域的人士提供一些可行性較高的參考意見，推動我國電力事業(yè)的繁榮與發(fā)展。

電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；資源配置；電力協(xié)調(diào)

一、引言

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，社會各界對于我國電力領(lǐng)域，特別是智能電網(wǎng)方面的關(guān)注程度越來越高。同時因為我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，促使了社會各個領(lǐng)域?qū)τ陔娏π枨罅恳膊粩嗉哟?。?guī)模龐大的用電需求對我國電網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性也提出了更高的要求。因此，如何將電力電子技術(shù)全面應(yīng)用到智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，是我國相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點之一。

二、電力電子技術(shù)概述

電力電子技術(shù)是在電力領(lǐng)域中應(yīng)用的一項電子技術(shù)，其本質(zhì)是利用電力電子的器件達(dá)到對電能進行控制和管理的目的。因此，電力電子技術(shù)以及電力電子器件對于電力領(lǐng)域的發(fā)展，特別是智能電網(wǎng)的規(guī)劃與構(gòu)建具有十分重要的推動作用。電力電子技術(shù)的載體電力電子器件是一種功率較大的電子器件，主要被應(yīng)用在電能的變換和控制環(huán)節(jié)。電力電子器件的主要被分為全控型、版控制型以及不可控性器件等三種類型。其中不可控性器件的工作原理及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單且穩(wěn)定性相對較高，在智能電網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛。大功率電力電子器件的使用可以有效降低智能電網(wǎng)中的能耗，并且通過功率半導(dǎo)體器件對工業(yè)用電能進行控制和轉(zhuǎn)換，確保了工業(yè)電力系統(tǒng)中智能電網(wǎng)的安全性。不同種類的電力電子器件配合使用能有效促進電力電子技術(shù)在我國智能電網(wǎng)領(lǐng)域有效性的提升。

三、我國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

（一）我國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

作為一種新型電網(wǎng)模式，智能化電網(wǎng)集合了多種先進的生產(chǎn)和操作技術(shù)，能極大地提升電網(wǎng)的效率從而有效降低電能的損耗，節(jié)約電力資源，同時還能電力系統(tǒng)內(nèi)部各用電單位的用電安全。在經(jīng)濟和技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，智能電網(wǎng)的應(yīng)用范圍越來越廣，其中最為先進和成熟的為美國、日本和歐盟等國家和地區(qū)，雖然這些國家和地區(qū)已經(jīng)將較為先進的光纖技術(shù)全面應(yīng)用到智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，也無法全面滿足國內(nèi)生產(chǎn)和生活以及社會發(fā)展所需的供電要求。智能電網(wǎng)在我國雖然處于初步發(fā)展時期，但是我國的智能電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)人員也已經(jīng)取得了較為先進和具有較高應(yīng)用價值的科研成果，對于我國電力事業(yè)的發(fā)展具有十分重要的推動意義[1]。

（二）我國智能電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢

1.電能輸出需求增加

經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了各行各業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，同時各領(lǐng)域的發(fā)展對于社會基礎(chǔ)設(shè)施以及能源的需求也不斷增多電能輸出需求的增加是我國智能電網(wǎng)未來發(fā)展的主要趨勢之一。若國家電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展無法滿足社會建設(shè)以及各領(lǐng)域發(fā)展的需求，必將會對我國經(jīng)濟建設(shè)以及社會發(fā)展造成嚴(yán)重的阻礙作用。因此，必須將具有先進生產(chǎn)意義的電力電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的智能電網(wǎng)當(dāng)中，提高電能輸出規(guī)模與質(zhì)量，并且對智能電網(wǎng)電能的輸出效率進行改善，滿足社會發(fā)展對于電力能源的需求，推動我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展以及社會進步。

2.電網(wǎng)穩(wěn)定需求增加

我國科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展推動了電子技術(shù)的發(fā)展和進步，但是我國在電力系統(tǒng)的智能電網(wǎng)當(dāng)中應(yīng)用電子信息技術(shù)，推動其轉(zhuǎn)變發(fā)展成為更加適合電力系統(tǒng)需求的電力電子技術(shù)還處于初期探索階段。并且，未來我國智能電網(wǎng)發(fā)展方向必將是朝向更加穩(wěn)定和可靠的方向發(fā)展，因此，需要對電子信息技術(shù)進行全面的優(yōu)化調(diào)整，促使其在電力系統(tǒng)智能電網(wǎng)領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用有效性全面提升。從而使智能電網(wǎng)的供電能力可以根據(jù)不同用電單位的不同需求隨時進行調(diào)整，推動智能電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量更加穩(wěn)定和可靠，從而實現(xiàn)我國電網(wǎng)系統(tǒng)化和穩(wěn)定化。

3.資源配置更加優(yōu)化

電力系統(tǒng)對于電力資源的使用和配置具有十分重要的意義，在面對世界范圍內(nèi)的能源緊缺問題，我國智能電網(wǎng)未來必將持續(xù)關(guān)注并且積極探索資源優(yōu)化配置領(lǐng)域的問題。雖然當(dāng)期我國能源和資源的總量十分可觀，但是由于我國國民人口基數(shù)較大，所以人均可支配能源較少。加之大部分非可再生能源正在逐漸呈現(xiàn)出能源枯竭的狀態(tài)，如何對資源進行優(yōu)化配置，提高電力資源的利用效率是未來我國智能電網(wǎng)將要面臨的重點問題。電力資源作為一種清潔的可再生能源，對于我國社會發(fā)展、環(huán)境保護以及經(jīng)濟建設(shè)等方面都具有十分重要的促進作用，智能電網(wǎng)通過對各類能源資源的合理配置，可以有效調(diào)節(jié)社會資源分配不均等問題，促進能源資源的優(yōu)化配置，最終推動我國社會的可持續(xù)化發(fā)展。

四、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用策略

（一）電力電子技術(shù)在智能發(fā)電中應(yīng)用

利用電力電子技術(shù)可以在智能電網(wǎng)中的發(fā)電環(huán)節(jié)進行應(yīng)用，并且提升能源的可持續(xù)化利用效率。在智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)，通過電力電子技術(shù)可以有效緩解當(dāng)前世界范圍內(nèi)的能源緊張和能源短缺等問題。電力電子技術(shù)不僅能夠降低社會發(fā)展對于能源資源利用方面的壓力，同時還能有效提高對資源的利用效率，并且提升對于環(huán)境的保護效果。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用先進的電力電子技術(shù)，利用水能、風(fēng)能以及太陽能等多種可再生能源進行發(fā)電。例如，我國某地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃哂械呢S富的的風(fēng)能資源，建造了風(fēng)力發(fā)電廠，并且利用先進的電力電子技術(shù)將電機組的電子并入到電網(wǎng)當(dāng)中，從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)變速操作。電力電子技術(shù)還可以將對電池的充電與放電過程進行操控，全面保障供電系統(tǒng)供電平穩(wěn)運行。

近年來，我國電力系統(tǒng)智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定，并且由于電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，我國智能電網(wǎng)電力輸出的質(zhì)量也在不斷提升。所以在我國社會發(fā)展對于電力需求量不斷增加的背景下，在各不同氣候條件以及資源基礎(chǔ)區(qū)域的供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)發(fā)展需要借助于電力電子技術(shù)，確保國家對于供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)的控制力度可以達(dá)到最佳。通過改善智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強發(fā)生故障電網(wǎng)的處理能力，同時增強抵抗不良因素對于電網(wǎng)運行的負(fù)面作用，可以確保智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的故障不會繼續(xù)擴散，為我國智能電網(wǎng)的全面運行奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)[2]。

（二）電力電子技術(shù)在能源存儲中應(yīng)用

因為光電能與風(fēng)能都是重要的可再生能源，因此風(fēng)能與光電能在綠色環(huán)保發(fā)電事業(yè)中的應(yīng)用程度越來越高，綠色發(fā)電事業(yè)是我國為來能源發(fā)展以及電力系統(tǒng)智能電網(wǎng)構(gòu)建等主要發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的綠色化不僅可以滿足社會生產(chǎn)與生活對于電能資源的需求，同時還能在擴大發(fā)電量的基礎(chǔ)上，確保電力資源對環(huán)境保護的效果的同時，提升電能資源的安全性與穩(wěn)定性。例如，我國某地區(qū)的供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計環(huán)節(jié)，重視利用電力電子技術(shù)，將生產(chǎn)電力與負(fù)載二者之間的關(guān)系進行協(xié)調(diào)處理。并且在智能電網(wǎng)的構(gòu)建和應(yīng)用過程中，通過將功率較大的變電器和電力系統(tǒng)相連，全面實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化，同時還有效保證了電力系統(tǒng)中智能電網(wǎng)存儲設(shè)備與大動率的電壓源直接相連。此種方式不僅確保了大量能源直接在智能電網(wǎng)中存儲，便于在供電發(fā)生問題時，以備用電源的形式為用電單位持續(xù)提供電力資源，從而在提升智能電網(wǎng)供電質(zhì)量的同時還有效增強的供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，保障了用電單位的信息和財產(chǎn)安全不會受到影響，產(chǎn)生不必要的損失[3]。

（三）電力電子技術(shù)在電力協(xié)調(diào)中應(yīng)用

供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)在輸電環(huán)節(jié)當(dāng)中會涉及到包括柔性直流輸電以及高壓直流輸電在內(nèi)的多種技術(shù)參數(shù)。通過電力電子技術(shù)可以有效確保直流輸電過程中電流的穩(wěn)定性與可靠性。并且，將供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)應(yīng)用電力電子技術(shù)，還可以促使智能電網(wǎng)根據(jù)用電單位的實際用電情況，對電力系統(tǒng)進行實時調(diào)整與控制。將帶那里電子技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，推動我國智能電網(wǎng)的發(fā)展與完善。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)當(dāng)中應(yīng)用不僅可以確保電網(wǎng)穩(wěn)定，還能實現(xiàn)高質(zhì)量配電。隨著近年來我國變電站已經(jīng)逐漸由傳統(tǒng)的經(jīng)營模式逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字化方向發(fā)展，電力電子技術(shù)在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中起到了重要的推動作用。

電力電子技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，推動了我國變電站交流平臺的發(fā)展。在交流平臺中實現(xiàn)電力資源信息的交互共享，可以全面實現(xiàn)我國供電系統(tǒng)電網(wǎng)更加科學(xué)化和智能化。例如，我國某地區(qū)供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)便利用了電力電子技術(shù)，實現(xiàn)了變電站電網(wǎng)的信息化與智能化，為我國智能電網(wǎng)未來發(fā)展指明了方向。該地區(qū)供電系統(tǒng)對于智能電網(wǎng)的優(yōu)化和創(chuàng)新，不僅僅將電力資源的數(shù)字信息采集與展示作為主要功能，而是借助電力電子技術(shù)對所采集到的信息進行進一步的分析和處理。同時利用了光電技術(shù)實現(xiàn)了驅(qū)動操作，將傳統(tǒng)的繼電器以新型編碼程序取代，通過微處理機將邏輯模塊的功能全部實現(xiàn)，從而確保該地區(qū)智能電網(wǎng)在競爭激烈的電力系統(tǒng)市場當(dāng)中占據(jù)優(yōu)勢地位。

五、總結(jié)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)快速變革與發(fā)展的背景下，如何利用先進的科學(xué)技術(shù)為我國智能電網(wǎng)的發(fā)展作出積極貢獻，對于我國電力系統(tǒng)具有十分重要的意義。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用科學(xué)的電力電子技術(shù)可以有效推進我國電力系統(tǒng)的不斷完善與成熟。電力電子技術(shù)可以不斷增強智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而達(dá)到優(yōu)化資源配置、減少能源浪費以及促進智能電網(wǎng)系統(tǒng)不斷優(yōu)化的目的，最終實現(xiàn)環(huán)境保護維護社會穩(wěn)定。

[1]彭小圣,鄧迪元,程時杰.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J].中國電機工程學(xué)報,2015,35(03):503-511.

[2]王蓓蓓.面向智能電網(wǎng)的用戶需求響應(yīng)特性和能力研究綜述[J].中國電機工程學(xué)報,2014,34(22):3654-3663.

[3]王承民,孫偉卿,顏志敏.智能電網(wǎng)中儲能技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃及其效益評估方法綜述[J].中國電機工程學(xué)報,2013,33(07):33-41+21.