電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘?要：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，電力是極為重要的能源。近年來(lái)，新能源發(fā)電的出現(xiàn)，如水電、風(fēng)力發(fā)電、核能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等，逐漸增加了綠色能源在電力系統(tǒng)中的比重。同時(shí)，新能源發(fā)電過(guò)程中也不乏電力電子，甚至可以說(shuō)，電力電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電力系統(tǒng)的改革。電力電子技術(shù)可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)，從而有效地解決電力系統(tǒng)在發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)等方面存在的一些問(wèn)題。然而，由于國(guó)家電網(wǎng)規(guī)模大，改革進(jìn)程相對(duì)緩慢，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用仍在探索中，但電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的浪潮是不可阻擋的。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù);電力系統(tǒng)應(yīng)用

一、 電子電力技術(shù)在電力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制

與其他類(lèi)型勵(lì)磁相比，靜態(tài)勵(lì)磁具有實(shí)際施工成本低，結(jié)構(gòu)施工形式簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，是我國(guó)大型發(fā)電機(jī)結(jié)合晶閘管整流自并聯(lián)勵(lì)磁最重要，最常見(jiàn)的控制方式。近年來(lái)，我國(guó)電力電子技術(shù)在電力傳輸過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是靜態(tài)勵(lì)磁控制，這在大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中很常見(jiàn)。在發(fā)電過(guò)程中，一般采用靜態(tài)勵(lì)磁控制的控制方法來(lái)促進(jìn)發(fā)電機(jī)順利發(fā)電，同時(shí)提高了大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。而在實(shí)際發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)的大型發(fā)電機(jī)，促進(jìn)晶閘并聯(lián)和整流過(guò)程得到充分控制，使勵(lì)磁機(jī)不再是發(fā)電系統(tǒng)的必要組成部分，電力電子技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型發(fā)電機(jī)進(jìn)行靜態(tài)勵(lì)磁的嚴(yán)格控制。

（二）發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速

目前國(guó)內(nèi)電廠使用的發(fā)電機(jī)泵能耗高，但運(yùn)行效率高，數(shù)據(jù)表明，水泵能耗是熱能消耗的0.65倍，但平均能耗僅為8%。為了解決這個(gè)問(wèn)題，常用低頻變壓器、高頻變壓器，用于開(kāi)發(fā)風(fēng)扇泵的頻率控制，使風(fēng)機(jī)泵根據(jù)不同的運(yùn)行需要及時(shí)調(diào)整自運(yùn)行頻率，當(dāng)氣泵的使用頻率較高時(shí)，為了最大限度地提高運(yùn)行效率，可以適當(dāng)提高氣泵的工作頻率，當(dāng)氣泵的工作頻率較低時(shí)，可以降低泵的工作頻率。實(shí)驗(yàn)表明，高頻變壓器的頻率控制效率明顯優(yōu)于低頻變壓器的頻率控制效率。

二、 電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳輸環(huán)節(jié)主要是指電能傳輸給用戶(hù)的通道，在這個(gè)過(guò)程中，由于輸電線(xiàn)路很可能直接與客戶(hù)聯(lián)系，客戶(hù)最關(guān)注的是輸電過(guò)程的安全問(wèn)題。為了保證客戶(hù)的人身安全，一些電力企業(yè)實(shí)施了相應(yīng)的輸電安全保護(hù)技術(shù)，防止一些阻礙輸電的導(dǎo)體或物體直接接觸電能，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸電過(guò)程的安全要求。然而，安全保護(hù)技術(shù)必須利用硬件設(shè)備進(jìn)行安全保障，硬件設(shè)備的使用壽命和故障頻率直接影響到安全保護(hù)效果，工作人員可以利用電力電子技術(shù)對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備的具體情況，解決第一次出現(xiàn)差異時(shí)的問(wèn)題。在安全保護(hù)技術(shù)中，除了對(duì)硬件和設(shè)備的安全性進(jìn)行監(jiān)控外，電力電子技術(shù)還可以?xún)?yōu)化直流輸電和交流輸電的過(guò)程。高壓直流輸電技術(shù)具有很強(qiáng)的輸電穩(wěn)定性和大的輸電容量，而靈活的交流輸電技術(shù)可以快速控制輸電過(guò)程中的相位和電壓。

（一）直流輸電技術(shù)

第一，直流輸電技術(shù)有一條狹窄的線(xiàn)路走廊，交流輸電技術(shù)至少需要三條線(xiàn)路才能完成正常的電力運(yùn)輸，而直流架空線(xiàn)路只需要兩條線(xiàn)路才能達(dá)到高效的電力運(yùn)輸?shù)哪康?，線(xiàn)路的減少在一定程度上降低了施工成本;第二，如果導(dǎo)體的截面積等于電壓，則直流輸電技術(shù)的輸送極限功率較高;第三，高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)連接具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以連接到不同頻率的電網(wǎng)。直流傳輸技術(shù)和交流傳輸技術(shù)是重要的傳輸方式，但在傳輸距離長(zhǎng)、傳輸容量大的情況下，由于大量的傳輸損耗，傳輸效率會(huì)降低，給遠(yuǎn)傳項(xiàng)目帶來(lái)很大的困難。直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于電力電子系統(tǒng)的長(zhǎng)距離大容量電力傳輸。

（二）交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電技術(shù)主要用于提高電網(wǎng)的輸電能力和輸送性能。直流輸電技術(shù)和柔性交流輸電技術(shù)都采用電力電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗、高傳輸效率。靈活的交流輸電技術(shù)有效地利用了電力電子技術(shù)，將SVC等控制器投入到輸電網(wǎng)絡(luò)中。通過(guò)對(duì)輸電系統(tǒng)電壓和阻抗的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制，補(bǔ)償了輸電過(guò)程中的輸電損耗，防止了系統(tǒng)電壓下降造成的區(qū)域停電。與傳統(tǒng)的并聯(lián)電容補(bǔ)償方法相比，這種補(bǔ)償方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

三、 電力電子技術(shù)在電力配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在目前的配電環(huán)節(jié)中，配電系統(tǒng)還存在許多技術(shù)問(wèn)題。一方面，功率損耗大，不能滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)高效配電的需求，導(dǎo)致電力系統(tǒng)傳輸效率低。另一方面，配電系統(tǒng)提供的電能質(zhì)量不高，往往存在不規(guī)則的波動(dòng)和干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)企業(yè)所需電能的特定頻率和電壓。因此，在配電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定，低損耗是電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)亟待解決的問(wèn)題。面對(duì)這一問(wèn)題，電力電子技術(shù)提供了有效的解決方案。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用轉(zhuǎn)換技術(shù)和變壓器設(shè)備來(lái)提高配電系統(tǒng)的有效性。在電能的傳輸和分配過(guò)程中，電力電子變壓器可以對(duì)電能進(jìn)行及時(shí)的變換和控制，并對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。調(diào)節(jié)過(guò)程根據(jù)電力需求進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，抑制了傳輸效率的降低，有效地解決了配電系統(tǒng)中電能質(zhì)量低、傳輸不穩(wěn)定、傳輸功率低的問(wèn)題。

四、 電力電子技術(shù)在電力節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

泵變負(fù)荷機(jī)械經(jīng)常將傳統(tǒng)的節(jié)流閥控制水流轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)速控制水流，風(fēng)機(jī)變負(fù)荷電機(jī)是傳統(tǒng)的擋風(fēng)玻璃控制氣流變成調(diào)速控制氣流。電力電子技術(shù)在節(jié)能中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在變負(fù)荷電機(jī)的調(diào)速運(yùn)行上。利用電力電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)和泵負(fù)荷機(jī)械的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)運(yùn)行需求和運(yùn)行條件的綜合判斷，可以改變運(yùn)行頻率，控制水流量或風(fēng)量，最大限度地提高風(fēng)機(jī)和水泵機(jī)械的能量利用率，減少不必要的能耗。

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作者簡(jiǎn)介：霍利杰，南京智睿能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司。