基于深度學(xué)習(xí)的電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的適應(yīng)性分析與設(shè)計(jì)

趙允鐸劉春德（.石家莊機(jī)械化步兵學(xué)院，河北石家莊 050000；.東北大學(xué)，遼寧沈陽0000）

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基于深度學(xué)習(xí)的電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的適應(yīng)性分析與設(shè)計(jì)

趙允鐸1劉春德2
（1.石家莊機(jī)械化步兵學(xué)院，河北石家莊 050000；2.東北大學(xué)，遼寧沈陽110000）

【摘要】隨著現(xiàn)代社會對電力電子裝置的不斷應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，電力電子裝置在電網(wǎng)中的適應(yīng)性應(yīng)用也被逐漸重視，其中的適應(yīng)性過程中的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的要求也在逐步提高，整個過程中，要能夠促進(jìn)智能電網(wǎng)向可持續(xù)發(fā)展和智能化方向不斷靠近。從提高可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和標(biāo)準(zhǔn)化的視角，進(jìn)一步完善了電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用匹配問題，并且在考慮電網(wǎng)的性能、效率、收益成本因素后，提出了適應(yīng)性分析的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以數(shù)據(jù)分析，函數(shù)分析建模的形式，對電網(wǎng)規(guī)劃課題的研究與探索進(jìn)行指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 電網(wǎng)性能 電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊

1 智能電網(wǎng)中電力電子裝置的主要應(yīng)用

1.1 發(fā)電機(jī)組勵磁

大型發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用過程中，避免了勵磁機(jī)應(yīng)用過程中的種種弊端，具有調(diào)節(jié)速度提升顯著、操控性能便捷，對于發(fā)電廠運(yùn)行的效率有顯著提高作用。交流勵磁技術(shù)在水力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用過程中，通過電流頻率不斷的應(yīng)用調(diào)整，動態(tài)監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)對于水流動態(tài)監(jiān)管，水流壓力變化的及時(shí)調(diào)節(jié)，品質(zhì)提升的同時(shí)，提升了效率。

1.2 風(fēng)力發(fā)電

變流器在風(fēng)力發(fā)電過程中，起著舉足輕重的作用。他的工作原理是他通過整流器和逆變器，可以將不穩(wěn)定的風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?、頻率和相位符合并網(wǎng)要求的電能。隨著兩電平、三電平逐步變換為H橋級聯(lián)型、有源中點(diǎn)鉗位、模塊化多電平換流器等多電平方向，風(fēng)力發(fā)電在電壓增效和電流效果提高方面有顯著的提升，并且在這個過程中，進(jìn)一步降低了線路損耗和傳導(dǎo)過程中的運(yùn)行成本，促進(jìn)了風(fēng)電系統(tǒng)榮領(lǐng)和電壓拓展技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施，風(fēng)力發(fā)電和海上風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模的效果提高。

1.3 光伏電站

大型光伏電站由光伏陣列組件、匯流器、逆變器組、濾波器和升壓變壓器構(gòu)成，是一種大規(guī)模、集中規(guī)模的利用太陽能的現(xiàn)金方式。通過并聯(lián)逆變器施加控制方案進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償、有源律動和電壓動態(tài)變頻補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

2 電能存儲儲能技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用

2.1 可以緩解高峰負(fù)荷供電需求

提高現(xiàn)有電力設(shè)備的電能利用率和電網(wǎng)的運(yùn)行的成本節(jié)約；對電網(wǎng)故障的發(fā)生頻率可以有效抑制，提高電能應(yīng)用質(zhì)量和用電效率。滿足社會經(jīng)濟(jì)對于電能的越來越高的需求和要求。

2.2 可調(diào)速抽水蓄能

上水庫、下水庫和輸水及發(fā)電系統(tǒng)組成了抽水儲能電站。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于水差的不斷變化，抽水儲能點(diǎn)在只有在工作變速可調(diào)情況下，才能取得最佳發(fā)電效果?，F(xiàn)階段的可調(diào)速抽水儲能機(jī)組主要采用了繞組勵磁方式，具體的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以將晶閘管內(nèi)的變頻器或者基于電子電力空間的電壓電流變換器轉(zhuǎn)變成電流形式。

2.3 壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能的工作原理為：當(dāng)智能電網(wǎng)的用電處于低谷時(shí)，空氣壓縮機(jī)利用多余電量，把能量以高壓空氣的形式存儲起來；當(dāng)用電負(fù)荷處于高峰時(shí)，釋放儲存空間內(nèi)的空氣，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

2.4 電池儲能

電池儲能系統(tǒng)主要包括電池系統(tǒng)和功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鋰離子電池、鈉硫電池和全釩液流電池可以實(shí)現(xiàn)電視模塊均衡電流，大幅度提高增益效果和變換電流，并作為電池模塊輸出接口實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)成組，提高了電壓等級、簡化了控制需求、優(yōu)化了系統(tǒng)拓展補(bǔ)充。

3 微型電網(wǎng)

微型電網(wǎng)是由分布式電源、功率變換器、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)功能組成了微型電網(wǎng)。通過功率變換器的調(diào)節(jié)，微型電網(wǎng)可與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)局部的功率平衡與能量優(yōu)化；在外部電網(wǎng)故障時(shí)，通過變換器的解列，使微型電網(wǎng)運(yùn)行在獨(dú)立模式，可以繼續(xù)向關(guān)鍵負(fù)荷供電，提高用電的安全性和可靠性。

3.1 輸電環(huán)節(jié)

（1）直流輸電。直流輸電包括常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電。常規(guī)直流輸電采用基于晶閘管的換流器；柔性直流輸電采用基于全控器件的換流器。在柔性直流輸電中，換流器拓?fù)溆蓛呻娖?、三電平逐步發(fā)展到模塊化多電平，使得器件的開關(guān)頻率和開關(guān)應(yīng)力低、輸出電壓的諧波和畸變率小。（2）分頻輸電。分頻輸電系統(tǒng)利用較低的頻率傳輸電能，可減少交流輸電線路電氣距離，提高系統(tǒng)傳輸能力，抑制線路電壓波動。在水電、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，十分適合利用低頻進(jìn)行發(fā)電和輸電。

3.2 固態(tài)變壓器

固態(tài)變壓器是一種將電力電子變換技術(shù)和基于電磁耦合電能變換技術(shù)相結(jié)合，可對電壓或電流的幅值、相位、頻率、相數(shù)和形狀等特征進(jìn)行變換的新型變壓器。

4 適應(yīng)性體系

4.1 適應(yīng)性技術(shù)體系

適應(yīng)性技術(shù)體系是在原有電網(wǎng)規(guī)劃體系的基礎(chǔ)上，從電網(wǎng)性能、電網(wǎng)效率、社會效益和成本四大目標(biāo)因素出發(fā)，并由多個具體的智能電網(wǎng)規(guī)劃課題來進(jìn)行不斷完善。保證電網(wǎng)性能是電網(wǎng)規(guī)劃的根本任務(wù)，智能電網(wǎng)首先必須是一個堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)。而根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展的區(qū)域和時(shí)間等不同角度又可以進(jìn)一步分解成若干三級因素。

4.2 適應(yīng)性組織體系

適應(yīng)性組織體系由一個多目標(biāo)、多階段，有完善的反饋機(jī)制的規(guī)劃流程來進(jìn)行嚴(yán)格保證。在整個規(guī)劃過程中不斷將規(guī)劃結(jié)果反饋至上一階段的目標(biāo)中進(jìn)行校驗(yàn)。

4.3 適應(yīng)性評價(jià)體系

由于面向智能電網(wǎng)的多適應(yīng)性規(guī)劃體系是一個多目標(biāo)、多階段的體系，因此借鑒管理學(xué)理論研究方法，運(yùn)用綜合指數(shù)全面體現(xiàn)多目標(biāo)管理的理念并指導(dǎo)實(shí)踐。

5 結(jié)語

電力電子裝置改善了智能電網(wǎng)的性能，促進(jìn)了智能電網(wǎng)的漸變轉(zhuǎn)型。在可靠性評估、故障運(yùn)行管理、硬件在回路仿真和電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊方面，分別對裝置設(shè)計(jì)、運(yùn)行、研發(fā)和制造方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研討。針對智能電網(wǎng)的需求，有針對性地對電力電子裝置應(yīng)用中的若干技術(shù)難題進(jìn)行剖析和解決。本文系統(tǒng)地總結(jié)了面向智能電網(wǎng)的多適應(yīng)性規(guī)劃體系的四大目標(biāo)因素，提出了電子電力裝置在智能電網(wǎng)中的適應(yīng)性條件和因素?？偨Y(jié)了面向智能電網(wǎng)的多適應(yīng)性規(guī)劃體系的四大目標(biāo)因素，建立多階段、多目標(biāo)、有完善反饋機(jī)制的規(guī)劃流程。但是面向智能電網(wǎng)的多適應(yīng)性規(guī)劃體系的研究才剛剛起步。

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