電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

劉英

【摘 要】目前，電力系統(tǒng)智能電網(wǎng)水平越來越高，其涵蓋了信息化、自動化、數(shù)字化等多方面技術(shù)。而電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中也是不可缺少的重要手段。本文主要對電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】電力電子；電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；電網(wǎng)技術(shù)

我國自改革開放以來，逐漸重視電力事業(yè)的建設(shè)。我國通過學(xué)習(xí)借鑒國外經(jīng)驗技能，已使電力逐步滲透于國民經(jīng)濟(jì)之中并成為推動三大產(chǎn)業(yè)運轉(zhuǎn)的首要動力。在日常生活中，人們的能源、通信等也都依靠電力。因此，電力電子技術(shù)對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。但是，由于我國能源問題顯著，智能電網(wǎng)面臨著發(fā)展危機(jī)，先進(jìn)的電力電子技術(shù)便可以保障我國電網(wǎng)的健康持續(xù)發(fā)展。

一、電力電子技術(shù)概述

在電力電子技術(shù)中， 電力電子的插件制造的技術(shù)以及電力電子的電路變流的技術(shù)是最主要的兩項技術(shù)。就電力電子插件的制造技術(shù)而言， 它的發(fā)展經(jīng)歷了三個主要的階段：半控型是其發(fā)展的第一個階段， 這一階段中主要的代表就是晶閘管以及二極管， 這些設(shè)備都有著較小的體積以及較低的耗能這些優(yōu)點， 使電路的性能實現(xiàn)了相應(yīng)的完善， 有效使耗能得到降低， 使使用的效率得到提高；控制型是其發(fā)展的第二個階段， 此時它已經(jīng)實現(xiàn)了自動關(guān)斷這一功能， 在電路的開關(guān)中的到了及其廣泛的應(yīng)用， 實現(xiàn)了電路的進(jìn)一步完善；復(fù)合型使=是其發(fā)展的第三個階段， 其發(fā)展的標(biāo)志就是集成電路， 實現(xiàn)了功率器件、控制、動力以及保護(hù)電路的有效集成， 它有著更小的體積以及更緊湊的結(jié)構(gòu)， 使電力電子的器件實現(xiàn)了集成化、高頻化、模塊化以及智能化、并且更加的節(jié)能和環(huán)保。

二、智能電網(wǎng)對先進(jìn)電力電子的需求分析

智能電網(wǎng)是一個互通的供電系統(tǒng)，電網(wǎng)需要有優(yōu)秀的適應(yīng)能力以及反應(yīng)能力，以隨時應(yīng)對系統(tǒng)的變化、用戶的需求以及環(huán)境的變化。而可以使電網(wǎng)迅速反應(yīng)且可采取措施的強(qiáng)力手段應(yīng)為先進(jìn)電力電子技術(shù)。我國的電網(wǎng)在配電、輸電等領(lǐng)域還存在很大的上升空間，主要原因為我國電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，因此就需要加大在靈活交流輸電裝置上的研發(fā)力度。電網(wǎng)未來發(fā)展的趨勢必然是大電網(wǎng)的時代，而我國交直流互聯(lián)的大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，運行難度和控制難度都日益增大。另外，對電網(wǎng)安全運行造成損害較大的，就是極端頻發(fā)的自然災(zāi)害。在這種大環(huán)境下，就需要電力電子裝置來調(diào)節(jié)輸配電網(wǎng)的潮流分配，將電網(wǎng)故障傳播有效抑制，同時增強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而提高大電網(wǎng)穩(wěn)定地、安全地運行水平。此外，不僅大電網(wǎng)安全迫切需要先進(jìn)電力電子的技術(shù)支持，可再生能源、改善電網(wǎng)質(zhì)量等多方面，都須依托于先進(jìn)電子電力技術(shù)進(jìn)行工作開展。

三、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

1.應(yīng)用在發(fā)電環(huán)節(jié)

當(dāng)前社會的快速發(fā)展離不開對能源的持續(xù)利用，如何有效的實現(xiàn)能源的持續(xù)利用也是當(dāng)前我國電網(wǎng)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國正在不遺余力的推動智能電網(wǎng)的建設(shè)工作，對于能源的節(jié)約目標(biāo)通過應(yīng)用電力電子技術(shù)可以很好地實現(xiàn)，同時借助電力電子技術(shù)可以很好的起到環(huán)境保護(hù)的任務(wù)。在應(yīng)用電力電子技術(shù)的過程中要充分的注意結(jié)合其他的能源，充分確保電力電子技術(shù)更好的應(yīng)用。當(dāng)前電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合衍生出柔性交流輸電FACTS，這一技術(shù)可以更好的控制電力系統(tǒng)的參數(shù)。還有就是，利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源進(jìn)行發(fā)電工作，在發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)可以實現(xiàn)電網(wǎng)中納入電機(jī)組，更加有把握的控制好電池，這樣就充分的保證了充放電過程中的電能控制，確保電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性得到基本的保證。

2.應(yīng)用在配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)與住戶直接相關(guān)，通過將電力電子技術(shù)與自動化技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合，可以更好的監(jiān)視整個配電過程，對內(nèi)外界因素造成的電網(wǎng)故障作及時地解決。例如，IUT裝置在美國已經(jīng)逐漸實現(xiàn)市場化，它不僅具備傳統(tǒng)變壓器應(yīng)有的功能，還可以在下陷矯正、單項轉(zhuǎn)為三項等方面改善系統(tǒng)的運行，從而有效為配網(wǎng)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控的輔助。我國已經(jīng)應(yīng)用超過20套SVC技術(shù)，此項技術(shù)可以幫助電網(wǎng)節(jié)約25.976GW·h電能，從而增加國家收入約1149千萬元。

3.智能開關(guān)技術(shù)與高壓技術(shù)變頻技術(shù)

為了保證電力電網(wǎng)的安全性，在電網(wǎng)各個節(jié)點均安裝有智能開關(guān)系統(tǒng)，能夠保證電力電網(wǎng)的安全運行。在電力電網(wǎng)正常運行時，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，并開啟無間斷電力監(jiān)視系統(tǒng)，時刻保證電力電網(wǎng)處于可視狀態(tài)，防止意外發(fā)生。一旦電力電網(wǎng)遭受人為、自然災(zāi)害或者其他原因影響導(dǎo)致電網(wǎng)結(jié)構(gòu)被破壞，智能開關(guān)系統(tǒng)就能及時斷開開關(guān)，保護(hù)剩余電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不被破壞，防止意外事故發(fā)生，并及時聯(lián)系相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行維修。隨著社會發(fā)展，人們對電力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電力已無法滿足現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)需求，高壓變頻技術(shù)就此而生。電力電子技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了對變負(fù)荷的電動機(jī)進(jìn)行效率的科學(xué)調(diào)控， 使其更加節(jié)能， 也對電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量進(jìn)行了進(jìn)一步的提高。在今后實際應(yīng)用的過程中還應(yīng)該對其進(jìn)行不斷的研究和探索， 對相關(guān)的問題以及經(jīng)驗進(jìn)行全面的總結(jié)以及進(jìn)一步的完善。這樣才能使電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮其最佳的作用， 實現(xiàn)我國電力系統(tǒng)的最佳節(jié)能效果。高壓變頻技術(shù)保證了電壓的穩(wěn)定，確保人們在生活、生產(chǎn)中能夠時刻使用到滿足需求的電壓，杜絕了電壓過高或者電壓過低的狀況出現(xiàn)。

4.柔性交流輸電

柔性交流輸電技術(shù)，就是一項將電力電子、通信技術(shù)、微電子技術(shù)等幾項技術(shù)綜合起來而產(chǎn)生的一種新技術(shù)，該技術(shù)可以對交流電實現(xiàn)快速靈活的控制，同時可以降低輸電成本，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。而在實踐應(yīng)用中，一般是通過具有綜合功能或是單項功能的電力電子裝置，對電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的電抗、相位、電壓等進(jìn)行適時控制，讓輸送功率的分配更加合理，是成本和損耗都得到有效降低，讓電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。從實踐來看，柔性交流輸電技術(shù)的主要功能包括了：第一，在電網(wǎng)系統(tǒng)中對潮流實現(xiàn)大范圍控制；第二，在控制區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)熱備用減少，并且傳輸更多功率；第三，能夠減少設(shè)備故障和短路問題，從而避免線路串級跳閘；第四，能夠讓輸電容量盡可能接近熱穩(wěn)定極限值。柔性交流輸電技術(shù)作用顯著，在實踐中，也有不同的設(shè)備分類，主要分為了并聯(lián)補(bǔ)償裝置、串聯(lián)補(bǔ)償裝置以及綜合控制裝置三個方面，在智能電網(wǎng)建設(shè)中，就需要對這三種技術(shù)進(jìn)行合理利用。

5.應(yīng)用在能源存儲環(huán)節(jié)

作為可再生能源的重要組成，風(fēng)能和光能的使用能夠更好地實現(xiàn)電能綠色應(yīng)用，對于未來的發(fā)展是非常重要的，可以充分地保證資源的重復(fù)利用。由于當(dāng)前可再生能源的利用還不夠全面，還存在很多的不確定性因素，因此再具體應(yīng)用的過程中一定要充分地注意相關(guān)的負(fù)載關(guān)系調(diào)節(jié)工作。對于能源的存儲環(huán)節(jié)，具體的操作程序是先借助大功率的變換器，利用變換器有效的連接電力系統(tǒng)，將風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為電能，與此同時將電壓源同存儲的設(shè)備相連接，這樣就可以實現(xiàn)電能的存儲。

四、結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，人們對電力需求量不斷增大，對電力質(zhì)量提出了新的要求，借助于先進(jìn)的電力電子技術(shù)，電力事業(yè)呈現(xiàn)出良好發(fā)展態(tài)勢，電力技術(shù)取得了重大突破，完成了電力事業(yè)的改革，良好滿足了現(xiàn)代社會居民用電需求。但是時代在發(fā)展，電力事業(yè)不能滿足現(xiàn)狀止步不前，應(yīng)加強(qiáng)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮電力電子技術(shù)的優(yōu)勢，推動電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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