關(guān)于電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的一些探討

【摘要】本文從多個(gè)角度探討了電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；應(yīng)用系統(tǒng)；發(fā)展

作為我國經(jīng)濟(jì)中其中一個(gè)主要基礎(chǔ)性技術(shù)，電力電子技術(shù)在過去十幾年得到了飛速的發(fā)展，并且其發(fā)展勢頭依然保持強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)依舊發(fā)展很快。由于電力電子技術(shù)的獨(dú)有特性，其對環(huán)境問題和能源危機(jī)的緩解起到了非常重要的作用。目前電氣工程行業(yè)的四大熱點(diǎn)應(yīng)用包括新能源發(fā)電、電力牽引、電氣節(jié)能以及智能電網(wǎng)。以下針對這些技術(shù)的特點(diǎn)分別展開一些分析和探討。

1、新能源發(fā)電

隨著全球整體工業(yè)化程度不斷加強(qiáng)，人類的生活品質(zhì)在不斷提高的同時(shí)也面臨著很多棘手的難題，如煤、石油等工業(yè)社會的基礎(chǔ)支撐能源儲量劇減，不僅如此，環(huán)境危機(jī)不斷惡化，生態(tài)平衡嚴(yán)重破壞等等。在這種形勢下，新能源的運(yùn)用，尤其是包括太陽能、生物質(zhì)能以及風(fēng)能等新能源發(fā)電被很多國家大量關(guān)注。在我國，關(guān)于新能源發(fā)電的電力電子應(yīng)用學(xué)科在全國各地高校普遍開設(shè)，引起了廣大專家學(xué)者的濃厚興趣。

新能源發(fā)電與電力電子的應(yīng)用關(guān)系非常密切，這可從以下分析中看出：由包括AC-DC整流、DC-DC直流變換以及DC-AC逆變等環(huán)節(jié)組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，大部分均與電力電子相關(guān)。例如，最常見的風(fēng)力發(fā)電組織就包括了諸如變槳控制器、網(wǎng)側(cè)變換器、系統(tǒng)控制器以及發(fā)電機(jī)側(cè)變化器等電力電子變換技術(shù)。

當(dāng)前，電子電力技術(shù)在新能源發(fā)電中的應(yīng)用主要呈現(xiàn)如下特征：首先，大隨機(jī)性。這主要是由諸如太陽能和風(fēng)能等新能源受天氣影響大所導(dǎo)致；其次，要求高；這主要體現(xiàn)在并網(wǎng)發(fā)電和電網(wǎng)電能輸入上，前者對電能的質(zhì)量要求高，后者對電能波動(dòng)敏感。以上這些特征決定了新能源發(fā)電對于電子電力產(chǎn)品質(zhì)量要求極高，而我國由于起步晚，研發(fā)能力不夠，產(chǎn)品質(zhì)量一直不可靠，相關(guān)性能和指標(biāo)無法達(dá)標(biāo)，穩(wěn)定性差等，因此目前相關(guān)電力電子的高端產(chǎn)品均為進(jìn)口。對于國產(chǎn)電子電力技術(shù)高性能產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展還需從以下方面努力：

首先，大容量化；目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢越來越大型化，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)同樣也有這種趨勢。這在雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中得到了很好的體現(xiàn)。其次，提高效率，加大可靠性。最后，為了滿足電網(wǎng)新的需求，向孤島保護(hù)和低電壓穿弧方面進(jìn)一步前進(jìn)。

2、電氣牽引

作為電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的新星，電力牽引近些年得到廣泛關(guān)注。所謂的電力牽引，主要是指電動(dòng)汽車、高鐵、城市輕軌以及地鐵等。無論是我國還是國外政府部門，都對電力牽引的發(fā)展大力支持。如到2013年，我國新能源汽車產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)大至50萬輛，包括普通型混合、充電式混合以及純電動(dòng)動(dòng)力汽車。另外，美國計(jì)劃到2015年插入式電動(dòng)車普及數(shù)量達(dá)到100萬輛，可見世界各國均把電力牽引作為自己的國家核心戰(zhàn)略之一。

3、電氣節(jié)能

電氣節(jié)能的主要內(nèi)容由電能質(zhì)量、有源濾波以及變頻調(diào)速組成，其中，最引人注目的也是最受國家大力支持的是變頻節(jié)能。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能自從2006年便受到國家發(fā)改委的大力支持，并納入節(jié)能規(guī)劃工程之中，每年有超過100個(gè)相關(guān)項(xiàng)目得到國家支持，這些項(xiàng)目用以提高電機(jī)系統(tǒng)的性能，通過改變調(diào)速方式達(dá)到提高效率的目的，如通過選用變頻調(diào)節(jié)方式，可有效改進(jìn)壓縮機(jī)和水泵等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，相應(yīng)的，效率也可提高百分之三十。顯然，這種調(diào)節(jié)方式的改變是一種巨大的變革，因?yàn)樽冾l調(diào)節(jié)不僅涉及到電力系統(tǒng)，對于很多諸如冶金、石油化工等國家基礎(chǔ)行業(yè)也多有涉及，因此這種調(diào)節(jié)方式的改進(jìn)對于國家的整體工業(yè)效率的提高起到了很大的促進(jìn)作用。所謂變頻調(diào)速系統(tǒng)，是指驅(qū)動(dòng)電源采用電力電子變頻器作為驅(qū)動(dòng)力。該種技術(shù)相對成熟，市場大，更換周期長（約10年）。然后雖然變頻系統(tǒng)具有如此誘人的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)前市場的電機(jī)中，高壓系統(tǒng)中應(yīng)用了該技術(shù)的只有百分之二十，低壓系統(tǒng)也僅百分之三十，可見變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展空間依然非常巨大。

目前，變頻調(diào)速系統(tǒng)的大力推廣應(yīng)用的主要難題包括以下幾個(gè)方面，首先是變頻器可靠性不足；其次是變頻系統(tǒng)價(jià)格相對較高；最后，難以操作，很多操作人員的操作能力相差很大。為了解決如上這些問題，今后對于變頻器的發(fā)展應(yīng)更加關(guān)注功能的專業(yè)化。通過在制作和設(shè)計(jì)上的專業(yè)化，達(dá)到功能簡化的同時(shí)增強(qiáng)性能的目的，從而進(jìn)一步降低成本。除此之外，應(yīng)該提高產(chǎn)品的集成程度，形成一種更有競爭力的集成產(chǎn)品。

4、智能電網(wǎng)

作為最近興起的概念，智能電網(wǎng)尚未有確切的定義。不過一般將驅(qū)動(dòng)采用電力電子技術(shù)、通訊技術(shù)、新能源技術(shù)以及傳感技術(shù)的當(dāng)做“智能電網(wǎng)”，尤其是無線通訊以及電網(wǎng)控制等相關(guān)技術(shù)。具體到電力電子上，主要指傳感、信息控制、輸電儲能等方面，通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的大規(guī)?；⑦_(dá)到穩(wěn)定高效的電網(wǎng)技術(shù)。

雖然目前只能電網(wǎng)還沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用，即使是個(gè)別在運(yùn)行的也是作為示范工程運(yùn)用，但是其優(yōu)點(diǎn)卻是顯而易見的，其中在智能帝王中的電力電子技術(shù)的具有光分布、高電壓、大容量以及結(jié)構(gòu)組合化等優(yōu)點(diǎn)。不過其存在的問題也相對較多，如相關(guān)器件性能有待提升，現(xiàn)有性能和功能不足。其容量和可靠性等任然有待提高。

5、總結(jié)

通過以上分析，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代的工業(yè)已經(jīng)離不開電力電子技術(shù)，其應(yīng)用已經(jīng)延伸到了工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。所以，它毋庸置疑將構(gòu)成高新技術(shù)集成群眾不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的改善，電力電子技術(shù)的應(yīng)用空間和前景將繼續(xù)擴(kuò)大。相信通過不斷革新，不斷的挑戰(zhàn)現(xiàn)有困難，用于抓住機(jī)遇，不遠(yuǎn)的未來電力電子技術(shù)的將會得到驚人的發(fā)展。

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