先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

王修權(quán) 冷熊 李書文 伍錕鵬

摘要：在當(dāng)前的發(fā)展背景下，經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，各行各業(yè)的信息化、智能化水平在不斷地提升，電網(wǎng)的發(fā)展也面臨著諸多的挑戰(zhàn)與壓力，在信息科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了更為強(qiáng)大的技術(shù)支持。在目前的建設(shè)布局中，國(guó)家電網(wǎng)結(jié)合當(dāng)前世界上的先進(jìn)技術(shù)，協(xié)調(diào)各級(jí)電網(wǎng)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)朝著智能化、自動(dòng)化的目標(biāo)發(fā)展。從技術(shù)分類來(lái)看，靈活交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、定制電力技術(shù)以及能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等方面的技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)中，為我國(guó)電網(wǎng)智能化的發(fā)展提供了強(qiáng)大的助力，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，進(jìn)一步推動(dòng)先進(jìn)電力電子技術(shù)在我國(guó)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展，是保證我國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定與健康運(yùn)營(yíng)的重要保證。

關(guān)鍵詞：先進(jìn);電力電子技術(shù);智能電網(wǎng);應(yīng)用

1電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中實(shí)際應(yīng)用的重要性

1.1電力電子技術(shù)具有一定的穩(wěn)定性

隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，使電力電子技術(shù)也在不斷地改進(jìn)和完善。盡管如此，在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)工作的過(guò)程當(dāng)中，依然還有諸多的問(wèn)題存在。從目前的情況來(lái)看，智能電網(wǎng)系統(tǒng)在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，要想能夠切實(shí)地保證其自身的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，首先應(yīng)該保證的是整個(gè)系統(tǒng)具有高度的安全性和穩(wěn)定性。要想使電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)當(dāng)中得到最大程度地應(yīng)用，需要相關(guān)工作人員從實(shí)際的角度出發(fā)，有針對(duì)性地制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。將電力電子技術(shù)應(yīng)用在智能電網(wǎng)當(dāng)中，可以在很大程度上提高智能電網(wǎng)的工作效率和工作質(zhì)量，并且能夠有效地促進(jìn)和推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化發(fā)展，為電網(wǎng)智能化的建設(shè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和提供切實(shí)的保障。

1.2資源分配的合理化

為了更好的對(duì)電力資源進(jìn)行合理化分配，建設(shè)安全、環(huán)保、高效的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于快速增長(zhǎng)的時(shí)期，但是也造成了能源的浪費(fèi)，為了有效實(shí)現(xiàn)資源分配和合理化引入電力電子技術(shù)，進(jìn)入智能化電網(wǎng)中，可以合理的分配可再生能源，在電電子技術(shù)的支持下，變電站逐步朝著數(shù)字智能化的方向發(fā)展，通過(guò)遠(yuǎn)程控制逐步實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程傳輸以及共享，同時(shí)加強(qiáng)來(lái)客戶端與用電服務(wù)端之間的聯(lián)系，增強(qiáng)了互動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配。

1.3改善電能質(zhì)量與電力市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)系

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，電力作為一種基本生產(chǎn)資源參與到社會(huì)生活的方方面面，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中扮演了重要的角色，而且隨著各行各業(yè)與電力系統(tǒng)發(fā)展的逐漸依賴，人們對(duì)于電能的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。如何提高電能資源的利用效率已經(jīng)成為當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。而將電力電子技術(shù)應(yīng)用在電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以有效地提高電能的質(zhì)量，同時(shí)還能夠提升電網(wǎng)系統(tǒng)的配電效率，實(shí)現(xiàn)用戶與供電企業(yè)之間良好的交互，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展。

2先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1高壓直流輸電技術(shù)

為了更好的實(shí)現(xiàn)能源的合理分配，各大電力企業(yè)都在不斷完善自身的設(shè)定系統(tǒng)，制定合適的輸電計(jì)劃，高壓直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離電力輸送中起到了非常重要的作用，由于直流電具有無(wú)感抗以及無(wú)同步等問(wèn)題，因此在進(jìn)行長(zhǎng)距離輸電時(shí)，可以有效減少電能損耗，穩(wěn)定輸電質(zhì)量，從而提升電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。一般而言，它技術(shù)通常應(yīng)用在架空線或者是海底電纜等遠(yuǎn)距離傳輸線路中。高壓直流輸電技術(shù)主要是指將電網(wǎng)中的三項(xiàng)重要的點(diǎn)利用電力電子技術(shù)換流器，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟?，再?jīng)由特定的直流輸電線路傳送的目的地，到了目的地后再利用電力電子技術(shù)中的逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，從而再通過(guò)當(dāng)?shù)氐妮旊娋€路將交流電輸送到各個(gè)用電處。由此可見，利用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)交直交的變化，不僅能夠降低因素成本，而且可以緩解電網(wǎng)的運(yùn)輸壓力，因此在智能電網(wǎng)中得到了比較廣泛的運(yùn)用。

2.2智能電網(wǎng)中應(yīng)用HVDC技術(shù)

我國(guó)電網(wǎng)采用的輸電技術(shù)大部分仍然以交流輸電為主。HVDC不同于傳統(tǒng)輸電方法，其采用直流輸電模式。同時(shí)，超遠(yuǎn)距離輸電廣泛采用這種輸電模式。HVDC的優(yōu)勢(shì)：一是在于輸電容量不受輸電距離影響。二是可以分期建設(shè)和增容擴(kuò)建，與兩回交流輸電系統(tǒng)相比，雙極性直流輸電系統(tǒng)的可靠性更占有優(yōu)勢(shì)。三是采用直流輸電的方法便于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)網(wǎng)，被聯(lián)電網(wǎng)的短路容量不需要增加，實(shí)現(xiàn)所連的兩側(cè)交流系統(tǒng)運(yùn)行在不同的頻率或同頻不同步的模式下。

2.3FACTS技術(shù)的應(yīng)用

FACTS技術(shù)是電力電子技術(shù)中的重要組成部分，它主要指的是以電力電子設(shè)備為載體，結(jié)合當(dāng)前的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中交流輸電系統(tǒng)參數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活控制，從而有效地提升輸電線路的輸送能力以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在FACTS技術(shù)中，SVC的應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)了智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，SVC是一種靈活的交流輸電裝置，在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程該裝置的應(yīng)用可以對(duì)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行平衡與調(diào)節(jié)，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，SVC的應(yīng)用還能夠提高電網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)的穩(wěn)定性，也能夠加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)低頻震蕩的阻尼[4]。隨著近些年電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入發(fā)展，其他類型的FACTS技術(shù)也逐漸開始在智能電網(wǎng)中應(yīng)用解決了電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中的一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，尤其是電網(wǎng)系統(tǒng)短路電流超標(biāo)、超高壓線路充電功率較高等問(wèn)題的存在，則均需要全控型器件的FACTS裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。到目前為止，我國(guó)的FACTS技術(shù)已經(jīng)取得了技術(shù)性的突破，我國(guó)自主研發(fā)的首套500KV分級(jí)可控并聯(lián)電抗器也開始應(yīng)用在電網(wǎng)系統(tǒng)之中，為維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。

2.4智能開關(guān)技術(shù)

智能開關(guān)技術(shù)是電力電子技術(shù)中常見的一個(gè)技術(shù)。主要是指通過(guò)控制電子元器件，結(jié)合相應(yīng)的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)電路開關(guān)的智能控制，一般而言智能開關(guān)中的電源開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的統(tǒng)一控制，分開關(guān)選擇性對(duì)電網(wǎng)中的線路進(jìn)行控制，這樣的控制方式能夠有效的防止由于陷入漏電過(guò)流的原因，而導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生意外事故，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)局部控制，不會(huì)因?yàn)椴糠志€路的原因而影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，而且智能開關(guān)技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)線路之間的快速切換，從而能夠滿足電網(wǎng)的高效率調(diào)配，保證整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)一步促進(jìn)電網(wǎng)朝著智能化的方向發(fā)展。

2.5能源存儲(chǔ)的應(yīng)用

目前，風(fēng)能與太陽(yáng)能作為可再生能源現(xiàn)已大規(guī)模開發(fā)利用，在將這些能源轉(zhuǎn)化為電能以后，還需要將其并入到電網(wǎng)中。但是風(fēng)能與太陽(yáng)能不具備穩(wěn)定性，所以在使用時(shí)必須根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)調(diào)節(jié)其電流大小。在實(shí)際控制過(guò)程中，需要通過(guò)大功率變換器將其接入電網(wǎng)，這一技術(shù)的應(yīng)用依托于電力電子技術(shù)的支持。

結(jié)論

我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入新的高度，電力電子技術(shù)日趨成熟。在此基礎(chǔ)上，智能電網(wǎng)的發(fā)展具備廣闊的前景。今后越來(lái)越多的先進(jìn)電力電子技術(shù)將被更多地應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)中，為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供技術(shù)保障。

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