電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

唐昱煊西北民族大學

電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

唐昱煊
西北民族大學

如今，我國已邁入“大電網(wǎng)時代”，大型電網(wǎng)的互聯(lián)已成為特點。而智能電網(wǎng)是當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，也是當前階段的發(fā)展目標。電力電子技術(shù)與智能電網(wǎng)的發(fā)展一直聯(lián)系地都很緊密。為了更好滿足電網(wǎng)智能化的需求，電力電子技術(shù)的研究力度也需要加大，并繼續(xù)將該技術(shù)應用于電網(wǎng)中，這樣能使智能化電網(wǎng)得到更好地發(fā)展。本文從電力電子技術(shù)概述出發(fā)，總結(jié)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的優(yōu)勢和應用。

電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；優(yōu)勢；應用

1、電力電子技術(shù)概述

電力電子技術(shù)是近幾十年來新興發(fā)展起來的技術(shù)。它借助于電力電子器件控制和轉(zhuǎn)換電能，多用于交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換之中。通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個分支。在智能電網(wǎng)中，受到廣泛應用的是變流技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對這些電路進行控制的技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)不僅僅是強電與弱點之間緊密聯(lián)系的節(jié)點，而且它能夠利用半導體器件將電能變換。整流技術(shù)、直流斬波技術(shù)、交—交變流技術(shù)、逆變技術(shù)就起到這樣的作用。因而電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中有著十分重要作用。電力電子技術(shù)的使用能使電能的利用率處于合理狀態(tài)，對電能進行優(yōu)化，能充分發(fā)揮電力電子技術(shù)作用，加快電子技術(shù)的改革速度[1]。

2、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的優(yōu)勢

2.1 保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性

電力企業(yè)與電力電子技術(shù)密不可分。當下，多數(shù)電力企業(yè)并未合理使用該技術(shù)，致使影響電力網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，給電力網(wǎng)帶來了一定的安全隱患。電力網(wǎng)的實際發(fā)展中，安全是主要任務。電力網(wǎng)不僅和人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，而且與國家安全聯(lián)系緊密，它的不穩(wěn)定性將會給社會的正常運轉(zhuǎn)。因而，更加需要電力電子技術(shù)的投入和應用來解決電力網(wǎng)會存在無法安全穩(wěn)定運行的問題。從我國電力網(wǎng)發(fā)展趨勢來看，電力網(wǎng)正朝著智能化的方向發(fā)展?；诖?，電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將更加復雜。若再考慮到各種災害發(fā)生率的上升，這將會增加電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)風險。因此，電力電子技術(shù)就更有應用于電力網(wǎng)中的必要，它能夠提高電力網(wǎng)的穩(wěn)定性，以保證電力網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

2.2 優(yōu)化資源配置

我國作為世界上人口最多的國家，使用消耗的能源也比較大。我國當下雖然沒有出現(xiàn)能源短缺的現(xiàn)象，但也面臨著能源短缺的問題。不可再生能源的大量消耗也給環(huán)境帶來了前所未有的壓力和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)今，在我國主要由火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠提供電能，在環(huán)境保護過程中需要科學、合理地使用電力電子技術(shù)，優(yōu)化電能資源，保證資源再生。

2.3 提高電能輸出質(zhì)量

隨著工業(yè)化、機械化的程度不斷提高和電力的大量廣泛地應用，人們對發(fā)電量的需求也日益增加。在當代社會中，人們對電能的依賴程度很高，各行各業(yè)都離不開電能，它與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。因此若無法保證電力網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，將給社會帶來嚴重影響。衡量電能質(zhì)量有三個指標，分別是電壓，波形和頻率。電能的質(zhì)量不僅會影響到用戶的生產(chǎn)生活，而且也會影響到整個電力系統(tǒng)。因此，為提高電能輸出質(zhì)量，保證電網(wǎng)穩(wěn)定性，需借助電力電子技術(shù)適當改善電網(wǎng)能量，優(yōu)化電能輸出配置，以在保證電能輸出穩(wěn)定性的同時，提高電能的輸出效率，促進社會發(fā)展[2]。

3、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

3.1 智能開關(guān)技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，智能開關(guān)技術(shù)是較為常用的技術(shù)。智能開關(guān)是一種在電壓、電流相位制定期間能夠用來閉合電流、斷開電路的設(shè)備。通常情況下，殼體、電源開關(guān)等部分共同構(gòu)成了智能開關(guān)。當電路發(fā)生故障，而出現(xiàn)過電壓和過電流的情況時，電源開關(guān)這時就會起到保護設(shè)備的作用。而分開關(guān)則具有總體結(jié)構(gòu)，不僅它的保護作用顯著，而且還能防止漏電流、過電流等現(xiàn)象的發(fā)生，可以起到保證用電設(shè)備安全的作用。

3.2 柔性交流技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，柔性交流技術(shù)因其綜合了電力電子、微電子等技術(shù)被廣泛應用。柔性交流技術(shù)有諸多優(yōu)點，它不僅能靈活控制電能傳輸，而且還能保證電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)的反應速度，在某種程度上提高了電力網(wǎng)的傳輸能力。在現(xiàn)階段，高壓輸電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的典型，它綜合考慮了清潔能源、新能源之間的介入、隔離，而這些都是推動柔性交流技術(shù)快速發(fā)展的重要因素。在我國，柔性交流系統(tǒng)設(shè)備多采用自換相方式而進行獨立的控制，常常在相對比較偏遠的地區(qū)使用以完成的電能供應。將控制交流技術(shù)和柔性技術(shù)相結(jié)合，可以更好地控制、調(diào)節(jié)電力參數(shù)，預防電力輸送中線路的損傷，保證輸電安全。

3.3 需求側(cè)技術(shù)

需求側(cè)技術(shù)多根據(jù)電能質(zhì)量、可靠性的要求，或根據(jù)對電力有著特殊要求的用戶，把功率大的電力電子技術(shù)和自動化技術(shù)綜合起來，為用戶提供高質(zhì)量的電能。在現(xiàn)階段，電力負荷、電能質(zhì)量的問題日趨嚴重，電力公司不但要滿足各個供電單位的需求，還要響應能源節(jié)約號召，提高電力公司自己的技術(shù)。

3.4 高壓變頻技術(shù)

高壓變頻技術(shù)的優(yōu)點是大大地節(jié)約了電能，但同時它也有一定缺陷。該技術(shù)的成本比較高，容易造成高次諧波污染。當前，將高壓變頻技術(shù)用于智能電網(wǎng)中，能獲得顯著的節(jié)能效果，降低企業(yè)的用電成本。我國的高壓變頻設(shè)備多運用功率單元串聯(lián)的技術(shù)來實現(xiàn)節(jié)能的目標，它具有控制靈活、工藝密度高等特征。

3.5 能源的轉(zhuǎn)化、存儲

當今，電能存儲是人們一直關(guān)注和研究的熱點問題。從智能電網(wǎng)未來的發(fā)展情況看，電力系統(tǒng)需滿足大量存儲的需求。電能和風能穩(wěn)定性良好，協(xié)調(diào)電力生產(chǎn)和負載之間的關(guān)系非常重要。將風能、太陽能相連的變換器作為可再生資源系統(tǒng)，能從某種程度上提高能源質(zhì)量，加快能源之間的轉(zhuǎn)化速度，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的有效銜接目標。但是，該變換器無法將不鏈接的電力轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電力，并不能保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能源的轉(zhuǎn)化、存儲有諸多優(yōu)點，它不僅能減少峰值功率，對谷值功率起到較高的補償作用，還能提高風能、電能利用率。

4、小結(jié)

在當今時代發(fā)展趨勢和智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢的要求下，加大電力電子技術(shù)的研究力度非常重要。將電力電子技術(shù)應用于智能電網(wǎng)中，不但能提高各個企業(yè)的工作效率，還能加快智能電網(wǎng)的發(fā)展速度。最為重要的是，將電力電子技術(shù)用于智能電網(wǎng)中，還能從根本上解決電力建設(shè)問題，滿足優(yōu)化電力網(wǎng)、保證電力網(wǎng)安全運行的需求，促進資源的合理使用。

[1]馮建力.淺談電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用[J].科技風, 2013,22（17）：102-102.

[2]徐志達.淺議電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用[J].城市地理,2015,14（22）：135.