電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

常樂

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，電力電子技術(shù)有了更好的發(fā)展，并在電力系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。由于人們對電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率有著更高的要求，所以電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為重要。文章主要從四個方面論述了電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

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

前言

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來廣泛，并對現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展有著積極的促進作用。伴隨計算機等技術(shù)水平的不斷提升和電力系統(tǒng)的不斷完善，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用空間將更為廣闊，并對電力系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量發(fā)揮著積極影響。為此，加強對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用問題具有重要意義。

1 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

目前，電力電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用十分普遍，其目的是促進發(fā)電環(huán)節(jié)中設(shè)備的更好運行。我國電力系統(tǒng)中發(fā)電環(huán)節(jié)涉及到的機械設(shè)備主要有四種，即：發(fā)電廠風(fēng)機水泵、太陽能控制系統(tǒng)、水力和風(fēng)力發(fā)電機和大型發(fā)電機等。電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的各類型機械設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行充分發(fā)揮積極的作用[1]。

1.1 對發(fā)電廠風(fēng)機水泵進行變頻調(diào)速

目前，在我國電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠風(fēng)機水泵的耗電量較大，約占發(fā)電設(shè)備總耗電量的50%以上。不僅如此，發(fā)電廠風(fēng)機水泵的運行效率較低，對電力系統(tǒng)運行有著不利影響。為此，電力部門有必要加強電力電子技術(shù)在發(fā)電廠風(fēng)機水泵應(yīng)用問題的研究，以實現(xiàn)變頻調(diào)速，降低電力系統(tǒng)的耗電量，達到節(jié)能的目的。利用電力電子技術(shù)，對發(fā)電廠風(fēng)機水泵進行變頻調(diào)速，通常采用高壓變頻器或低壓變頻器，我國電力企業(yè)采用低壓變頻器居多，相對于高壓變頻器而言，低壓變頻器的發(fā)展和應(yīng)用更為成熟。

1.2 應(yīng)用于太陽能控制系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，太陽能作為一種新能源被深度開發(fā)和廣泛利用。在電力系統(tǒng)中，太陽能的應(yīng)用較為普遍，促使電力部門實現(xiàn)了太陽能發(fā)電的目的。大功率太陽能發(fā)電，無論對于并網(wǎng)，還是對于獨立系統(tǒng)，都需經(jīng)過直流電向交流電的轉(zhuǎn)化過程，所以逆變器是太陽能控制系統(tǒng)的核心。由于新能源太陽能具有環(huán)保、安全、天然資源等優(yōu)勢，必將成為我國乃至世界未來的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方向。由此，加強電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中太陽能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，具有重要意義[2]。

1.3 應(yīng)用于水力和風(fēng)力發(fā)電機

水頭流量和壓力對水力發(fā)電機的有效功率有著決定性作用，機組轉(zhuǎn)速隨著水頭變化而變化。風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，其風(fēng)速和有效功率之間呈現(xiàn)三次方正比的關(guān)系。由此，對機組進行變速恒頻勵磁具有重要性，不僅能夠使風(fēng)力發(fā)電獲得最大的有效功率，而且有利于電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)的安全運行。變頻電源是水力和風(fēng)力發(fā)電機的變速恒頻勵磁技術(shù)的核心所在對勵磁電流進行頻率調(diào)整，能夠確保恒定的輸出頻率。

1.4 有效控制大型發(fā)電機的靜止勵磁

靜止勵磁在電力系統(tǒng)中具有許多特點，包括低造價、結(jié)構(gòu)簡單、較強可靠性等，由于采用晶閘管整流自并勵方式而被世界電力系統(tǒng)所廣泛應(yīng)用。電力電子技術(shù)在大型發(fā)電機中的應(yīng)用，對大型發(fā)電機進行了合理改善，節(jié)省了勵磁機的工作過程，以達到快速調(diào)節(jié)的目的，為有關(guān)人員有效控制大型發(fā)電機靜止勵磁奠定了堅實的基礎(chǔ)條件。由此可見，電力電子技術(shù)在大型發(fā)電機機械設(shè)備中的應(yīng)用，對電力系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用[3]。

2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于直流輸電

直流輸電在電力系統(tǒng)中具有靈活性、穩(wěn)定性等特點，尤其表現(xiàn)在控制調(diào)節(jié)的靈活和輸電穩(wěn)定方面。目前，我國電力系統(tǒng)中的直流輸電主要有兩種類型，即高壓直流輸電和輕型直流輸電。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高，直流輸電技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間，輕型直流輸電為電力部門有效解決了直流輸電中的眾多問題，使直流電可以向無交流電源的負荷點輸電。由此可見，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中直流輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用，及時對直流輸電技術(shù)的創(chuàng)新，又是對電力系統(tǒng)更好運行的直接推動。

2.2 應(yīng)用于柔性交流輸電中

柔性交流輸電也稱FACTS技術(shù)，在電力系統(tǒng)運行中具有較大的優(yōu)勢，即能夠有效控制交流輸電功率，提升電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提升和電力系統(tǒng)的不斷完善，柔性交流輸電技術(shù)也在不斷完善中，并充分發(fā)揮對電力系統(tǒng)的保駕護航作用。將電力電子技術(shù)應(yīng)用于柔性交流輸電中，可以更好發(fā)揮其優(yōu)越性，維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定，促進電力企業(yè)發(fā)展[4]。

3 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

提高電能質(zhì)量和確保供電的可靠性，是電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)中最為重要的問題。為此，在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用電力電子技術(shù)具有必要性?？刂齐娔苜|(zhì)量需要滿足兩個要求：一是抑制多樣化的瞬態(tài)干擾和波動；二是滿足頻率、電壓、諧波的要求。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用，被稱之為DFACTS技術(shù)，能夠更好滿足電能質(zhì)量控制的要求，從而確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，提高電網(wǎng)運行效率，對推動我國電力企業(yè)發(fā)展進程具有重要的積極意義。

4 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用

4.1 減少無功損耗

變電器等電器設(shè)備在運行過程中，不僅消耗有功功率，而且消耗無功功率，導(dǎo)致電力系統(tǒng)具有不必要的電力消耗。無功電源和有功電源是確保電能質(zhì)量的重要組成部分，且在電力系統(tǒng)運行過程中，必須確保無功的平衡。倘若無功未能達到平衡，則會降低電力系統(tǒng)的電壓和功率因數(shù)，致使設(shè)備受損，甚至出現(xiàn)大規(guī)模的停電事故，對電力系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定存在著較大威脅。利用電力電子技術(shù)，能夠有效減少無功損耗，確保無功平衡，從而確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行[5]。

4.2 對電動機進行調(diào)速

目前，相對于國外發(fā)達國家而言，我國利用交流變速在水泵和變負荷風(fēng)機中的范圍相對較小。所以，我國電力部門有必要加強對電力電子技術(shù)在水泵和變負荷風(fēng)機中應(yīng)用問題的研究。交流調(diào)速在水泵和風(fēng)機等機械設(shè)備中的應(yīng)用具有良好成效，具有高效、高精度、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點，從而充分發(fā)揮節(jié)能作用，為電力系統(tǒng)的運行節(jié)約經(jīng)濟成本，避免不必要的經(jīng)濟浪費。盡管電力電子技術(shù)中交流調(diào)速在電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍小，但是在礦山、冶金等社會活動中的應(yīng)用比較廣泛。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人們對電力系統(tǒng)運行質(zhì)量和效率有著更高的要求。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升過程中，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，為電力系統(tǒng)的安全運行和電力企業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)保障。所以，供電企業(yè)部門人員有必要對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用問題進行深入研究，以開拓電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用空間，促進電力系統(tǒng)不斷完善和電力部門的更好發(fā)展。

參考文獻

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[2]何湘寧，宗升，吳建德，等.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].中國電機工程學(xué)報，2014，29：5162-5170.

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