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

詹慧芳

【摘要】智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“四化”一直是智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，即信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。智能電網(wǎng)無論是在節(jié)約能源還是在環(huán)保方面都會(huì)發(fā)揮不可或缺的作用。但是完全實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的“四化”目標(biāo)，智能電網(wǎng)的現(xiàn)有發(fā)展還存在著一些不足需要完善，作為智能電網(wǎng)應(yīng)用最重要技術(shù)手段的先進(jìn)的電力電子技術(shù)將為現(xiàn)實(shí)問題的解決提供新的方法。

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

引言

近年來我國電力系統(tǒng)因受到能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和政治等因素的影響要進(jìn)行深刻的改革，通過變革我國電力系統(tǒng)要成為可靠、安全、環(huán)保和靈活的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)已經(jīng)完成這一使命，但是智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)實(shí)中還存在一些不足需要進(jìn)一步的完善，先進(jìn)的電力電子技術(shù)將會(huì)完善智能電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題。本文將從我國電力電網(wǎng)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)、電力電子技術(shù)的分析以及電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行研究，這樣也使讀者能夠更加全面深入的認(rèn)識(shí)先進(jìn)電力電技術(shù)和智能電網(wǎng)。

一、智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

我國的智能電網(wǎng)是貫穿在電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)以及所有電壓等級(jí)中，是實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化的現(xiàn)代智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)是以各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以信息通信平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。

我國智能電網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用還是存在很大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下方面：

1.智能電網(wǎng)的用戶可以通過智能電網(wǎng)的使用掌握實(shí)時(shí)的電價(jià)信息。智能電網(wǎng)會(huì)使用多樣化方案的定時(shí)定價(jià)政策來引導(dǎo)用戶的用電習(xí)慣，不僅可以使用戶形成良好的用電習(xí)慣，同時(shí)也能夠保障電價(jià)運(yùn)行順暢。

2.智能電網(wǎng)可以將各種發(fā)電和儲(chǔ)蓄能源的方式進(jìn)行融合和兼容，從而使可再生能源的利用效率大大提升；這樣能夠達(dá)到多樣化電力市場(chǎng)交易主體，以及多樣化電能產(chǎn)品，用戶的用電體驗(yàn)和服務(wù)認(rèn)可度也會(huì)大大提升。

3.智能電網(wǎng)在故障查找和檢修方面的靈敏度很高，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)檢查到相關(guān)的故障，提升自然災(zāi)害的預(yù)防能力，從而減少自然災(zāi)害的破壞力。

4.提高用戶選擇更加愛多樣的質(zhì)量和價(jià)格方式的電能質(zhì)量，通過先進(jìn)的控制、信息和測(cè)量技術(shù)，提升用戶對(duì)電網(wǎng)的依賴度。

二、電力電子技術(shù)分析

1.電力電子技術(shù)概述

所謂的電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。具體的說電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子器件的制造技術(shù)好似電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。

2.電力電子器件

電力電子器件就是功率半導(dǎo)體器件，這事一種大功率的電子器件，主要是用在電能的變換和電能控制電路中的。按照電力電子器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度主要分為三大分類：半控型器件、全控型器件和不可控型器件。不可控型器件的結(jié)構(gòu)和工作原理比較簡單，但是可靠性是比較高的，例如電力二極管；半控型器件主要是晶閘管類的器件，承受電壓和電流容量是最高的；全控型器件又可分為電流驅(qū)動(dòng)型器件和電壓驅(qū)動(dòng)型器件。此三大類型的電力電子器件都是電力電子技術(shù)的承載體，是現(xiàn)代電子電力技術(shù)的實(shí)體詮釋。

3.大功率電子電路器件

大功率電子電路是在控制工業(yè)電能中實(shí)現(xiàn)最大限度的降低能耗的，其利用的是功率半導(dǎo)體器件來變換和控制工業(yè)電能的。電力電子實(shí)質(zhì)是大功率的開關(guān)電路，通過微弱信號(hào)來控制電能。因?yàn)橹挥性陂_關(guān)狀態(tài)下功率半導(dǎo)器件才能實(shí)現(xiàn)降低電力內(nèi)耗。

4.電力電子變換器的主電路

電力電子變換器的主電路的核心為功率半導(dǎo)體器件，通過不同的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式對(duì)電能進(jìn)行變換和控制。變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)就是按照一定規(guī)律將有源和無源功率半導(dǎo)體器件排列而成的電路。拓?fù)鋬?yōu)化就是在設(shè)計(jì)變換器時(shí)，合理的選擇和確定元件的位置實(shí)現(xiàn)高效能和低損耗的要求。

三、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

1.智能電網(wǎng)中高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

在智能應(yīng)用中輸電環(huán)節(jié)采用的是流電，而發(fā)電和用電環(huán)節(jié)采用的則是交流電。高壓直流輸電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過交流電和直流電的變換來實(shí)現(xiàn)的。交流電和直流電的變換是通過整流器和換流站逆變器的作用來實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)過程如下：交流電變?yōu)楦邘r直流電是通過輸電線路的換流變壓器和整流器實(shí)現(xiàn)的，高壓直流電通過輸電線路送到受端換流站的逆變器，又可以變回交流電，從而實(shí)現(xiàn)交流電和直流電的變換。

在遠(yuǎn)距離輸電中使用高壓直流輸電技術(shù)具有特別的優(yōu)勢(shì)，發(fā)生故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)的損耗會(huì)降到最低，因此高壓直流輸電技術(shù)特別適合長距離大功率輸電。在智能電網(wǎng)的應(yīng)用中采用高壓直流輸電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)輸電距離遠(yuǎn)和輸電量大的要求，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)輸電穩(wěn)定的問題。

2.智能電網(wǎng)中柔性交流輸電技術(shù)的應(yīng)用

柔性交流輸電技術(shù)將現(xiàn)代微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行綜合，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模合并網(wǎng)絡(luò)控制新能源和清潔能源的重要技術(shù)，能夠靈活快速的控制交流輸電，電網(wǎng)的輸送能力會(huì)大大提升，電力系統(tǒng)的可靠程度和反映速度會(huì)大大提高。

特高壓輸電是我國的智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，這就需要充分考慮到新能源和清潔能源的隔離和接入，柔性交流輸電技術(shù)將會(huì)很好的解決這一問題。將現(xiàn)代控制技術(shù)和柔性交流輸電技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)能的使用中，將會(huì)有效的控制電力系統(tǒng)參數(shù)，降低線路內(nèi)耗，提升輸送電能的安全性和穩(wěn)定性

3.智能電網(wǎng)中智能開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)中使用智能開關(guān)技術(shù)對(duì)過流防觸漏電保護(hù)進(jìn)行極大的保護(hù)，提升用電的安全性和可靠性。同時(shí)對(duì)電器和儀表儀器的損耗也會(huì)降到最低。在現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展過程中，智能開關(guān)技術(shù)和傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)緊密結(jié)合，對(duì)智能電網(wǎng)的應(yīng)用的安全和可靠性進(jìn)一步做了保障。

4.智能電網(wǎng)中高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)中采用智能開關(guān)技術(shù)節(jié)能節(jié)電效果非常顯著，但是其成本高且產(chǎn)生一些污染源，并能實(shí)現(xiàn)環(huán)保的功效。在技術(shù)發(fā)展過程中，將高壓變頻技術(shù)與混合結(jié)構(gòu)技術(shù)、中壓三電平技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用其他技術(shù)工藝水平高、控制靈活和緊湊的結(jié)構(gòu)可以更好地服務(wù)于智能電網(wǎng)，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛越。

5.智能電網(wǎng)中需求側(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)中采用需求側(cè)技術(shù)滿足了現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)能源大量的需求也能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保的要求，將大功率電力電子技術(shù)和配電自動(dòng)化技術(shù)綜合起來，確保用戶的需求也能保障清潔能源并網(wǎng)的問題。

四、結(jié)束語

發(fā)展完善智能電網(wǎng)是我國電力行業(yè)勢(shì)在必行的，智能電網(wǎng)可以在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益方面達(dá)到共贏。不僅可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的電力資源的使用，還能夠?qū)崿F(xiàn)電力經(jīng)濟(jì)新的發(fā)展形式。先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是對(duì)智能電網(wǎng)的完善和發(fā)展的一大保障。先進(jìn)電力電子技術(shù)可以優(yōu)化智能電網(wǎng)，能夠提升智能電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，有效利用可再生能源。促進(jìn)先進(jìn)電力電子技術(shù)的進(jìn)步四保障我國智能電網(wǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

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