先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用探討

孫邦伍

（南京吉陽新能源有限公司，江蘇 南京 210000）

先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用探討

孫邦伍

（南京吉陽新能源有限公司，江蘇 南京 210000）

信息時代背景下，越來越多先進技術涌現(xiàn)。電力電子技術以其獨特的優(yōu)勢被廣泛應用在智能電網(wǎng)建設中，大大促進了智能電網(wǎng)建設水平和成效。在社會用電量急劇增長的背景下，智能電網(wǎng)建設逐漸朝著自動化、信息化和數(shù)字化方向發(fā)展。應用電力電子技術，可以有效提升智能電網(wǎng)運行效率，保證運行安全。文章就先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用進行分析，從多個角度分析技術要點，以推動智能電網(wǎng)建設和發(fā)展。

先進電力電子技術；智能電網(wǎng)；應用；安全性

社會經濟快速增長背景下，科學技術不斷進步和發(fā)展，電網(wǎng)信息化水平顯著提升，但是新時期電力市場的空前繁榮，為電力企業(yè)智能電網(wǎng)建設帶來了沉重的壓力和挑戰(zhàn)。尤其是信息技術、數(shù)字技術和控制技術在智能電網(wǎng)建設中的廣泛應用，可以有效滿足未來電力企業(yè)發(fā)展需求。當前我國的電網(wǎng)企業(yè)已經立足自主創(chuàng)新，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，促使智能電網(wǎng)逐漸朝著數(shù)字化、自動化和信息化方向發(fā)展。通過大力建設智能電網(wǎng)，有助于優(yōu)化資源配置，為國民經濟持續(xù)增長提供服務和保障，意義十分深遠。由此看來，加強先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用研究十分關鍵，對于后續(xù)工作開展具有重要的促進意義。

1 智能電網(wǎng)應用先進電力電子技術的需求分析

1.1 保障電網(wǎng)安全的需求

智能電網(wǎng)是一個互動系統(tǒng)，在當前社會經濟持續(xù)增長下，用戶用電需求不斷變化，加之環(huán)境變更和系統(tǒng)變化等要求，人們對于電網(wǎng)的自適應能力和反應能力提出了更高的要求。廣泛應用先進電力電子技術，可以有效滿足這一需求，提升智能電網(wǎng)的反應能力和自適應能力[1]。縱觀當前我國智能電網(wǎng)建設現(xiàn)狀，先進電力電子技術的應用形式不斷創(chuàng)新，其逐漸在FACTS和HCDC等行業(yè)中形成了關鍵性培育點，在提升電網(wǎng)輸配電能力的同時，可以有效降低故障問題，提升電網(wǎng)供電質量，且在實際工作中也取得了較為可觀的成效。

我國智能電網(wǎng)架構較為脆弱，在輸配電領域中還有很多環(huán)節(jié)需要提升和優(yōu)化，進一步增加交流輸電裝置的研發(fā)力度，優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架結構。大電網(wǎng)互聯(lián)是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，尤其是越來越多先進技術的廣泛應用，使得大電網(wǎng)結構變得十分復雜，運行控制難度也將逐漸提升。此外，由于我國自然災害事故屢屢出現(xiàn)，給大電網(wǎng)運行的安全性帶來了十分嚴重的破壞。在這樣的背景下，應用先進電力電子技術優(yōu)化系統(tǒng)調控能力，有助于降低故障發(fā)生概率，提升電網(wǎng)自愈能力，促使電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運行，為經濟持續(xù)增長作出更大貢獻[2]。

1.2 再生能源開發(fā)和利用的需求

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，節(jié)能降耗成為主要的建設方向。在清潔可再生能源開發(fā)和利用方面，我國重視程度不斷提升，在實際工作中也取得了較為可觀的成效。我國在東北、華北和西北地區(qū)大力建設了光伏發(fā)電和風能資源發(fā)電站，預計到2020年，我國的風力發(fā)電將高達150 GW左右，光伏發(fā)電規(guī)模達到20 GW左右。可再生能源自身間歇性和不確定性的特點，在一定程度上影響了智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，因此還需要進一步提升電網(wǎng)安全性[3]。智能電網(wǎng)建設有助于實現(xiàn)對未來可再生能源的控制，其關鍵在于先進的電力電子技術，可以實現(xiàn)可再生能源發(fā)電大規(guī)模送出，促使電網(wǎng)具有更強的容納性，提升清潔能源占比，有助于我國應對全球氣候變化帶來的影響，提升我國智能電網(wǎng)建設水平。

1.3 改善電網(wǎng)電能質量的需求

在社會經濟持續(xù)增長下，各個行業(yè)用電量急劇增長，對電能質量提出了更高的要求。尤其是大規(guī)模風電場和光伏發(fā)電站并網(wǎng)，在一定程度上對電能質量帶來了不同程度上的影響[4]。與此同時，供電方和用戶對于如何提升電能利用效率重視程度逐漸提升，充分發(fā)揮先進電力電子裝置作用，有效提升電能質量，實現(xiàn)用戶和供電方之間的雙向交互，有效推動智能電網(wǎng)建設和發(fā)展。

1.4 節(jié)能減排技術研究需求

在可持續(xù)戰(zhàn)略推出后，降低能源和資源消耗，滿足節(jié)能減排目標，成為當前一項需要長期堅持的工作。在國家對能源需求度不斷提升的情況下，利用先進電力電子技術，可以有效提升輸電線路輸電能力，為更多混合動力裝置提供能源支持。

2 先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用

2.1 FACTS技術

FACTS技術是一種在電力電子設備基礎上，進一步整合現(xiàn)代控制技術，可以更加靈活快速地控制輸電線路，有助于提升輸電能力和輸電穩(wěn)定性。我國能源分布呈逆向分布，為了能夠實現(xiàn)能源大范圍轉移，需要進一步提升線路輸電能力，保證輸電質量。同時，還要解決系統(tǒng)振蕩和電壓不穩(wěn)帶來的影響。當前FACTS技術自身的快速控制調節(jié)能力和系統(tǒng)兼容性在實際應用中取得了較為可觀的成效。

2.2 SVC技術

SVC技術是一種靈活交流輸電裝置，在實際應用中作用十分突出，可以根據(jù)實際情況動態(tài)調節(jié)系統(tǒng)電壓，保持電壓穩(wěn)定，同時還可以提升輸電能力，為后續(xù)的直流換流器提供無功功率，促使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到有效提升。SVC技術是當前有效解決輸電問題的有效技術手段，從最初引進到國內以來，不斷得到完善和創(chuàng)新。遼寧鞍山紅一變100 Mvar SVC示范工程建設投運以來，標志著我國已經完全掌握SVC技術，大大促進了智能電網(wǎng)的建設和發(fā)展[5]。由于SVC技術無功補償?shù)耐怀鰞?yōu)勢，可以改善電網(wǎng)輸電質量，提升輸電能力，促使電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運行，可以更好地滿足我國不同等級的電網(wǎng)建設需要。SVC技術的應用，推動我國電網(wǎng)逐漸朝著智能化、自動化和信息化方向發(fā)展，SVC技術結構如圖1所示。

2.3 TCSC技術

TCSC技術是在常規(guī)串補技術基礎上不斷創(chuàng)新和完善，逐漸形成的一種靈活交流輸電技術，在實際應用中優(yōu)勢十分突出。在提升電網(wǎng)線路輸電能力的同時，還可以優(yōu)化系統(tǒng)運行方式，盡可能降低電能損耗，確保系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。靈活交流輸電技術作為當前世界范圍內先進的輸電技術之一，在提升電網(wǎng)輸電能力同時，還可以維護電網(wǎng)運行安全和穩(wěn)定，更適合應用在特高壓電網(wǎng)中，對于我國智能電網(wǎng)建設和發(fā)展具有十分深遠的影響。

圖1 SVC技術結構

2.4 其他技術

伴隨著我國智能電網(wǎng)建設規(guī)模的不斷擴大，逐漸出現(xiàn)了一系列問題，特高壓線路容性充電功率高，系統(tǒng)短路等問題屢屢發(fā)生，在一定程度上制約著我國智能電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定。2006年我國自主研發(fā)的50 Mvar鏈式STATCOM在上海首次投運，取得了較為可觀的成效。

3 結語

綜上所述，在電力事業(yè)快速發(fā)展下，越來越多先進電力電子技術應用其中，推動智能電網(wǎng)朝著信息化、自動化和數(shù)字化方向發(fā)展。更為重要的是，電力電子技術應用可以保持電壓穩(wěn)定，提升輸電能力，為后續(xù)的直流換流器提供無功功率，促使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到有效提升。此外，建設智能電網(wǎng)，有助于優(yōu)化資源配置，為國民經濟持續(xù)增長提供服務和保障。

[1]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，等.先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].中國電機工程學報，2015（4）：1-7.

[2]吳俊勇.“智能電網(wǎng)綜述”技術講座—第四講：電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].電力電子，2015（4）：67-70.

[3]王雪麗.先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用研究[J].電子制作，2014（22）：40.

[4]宋斌斌，王惠鐸，張挺.先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用研究[J].電子技術與軟件工程，2015（21）：243.

[5]尹曉峰.芻議先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].電子世界，2016（9）：118.

Discussion on application of advanced power electronic technology in smart grid

Sun Bangwu
（Nanjing Jiyang New Energy Co., Ltd., Nanjing 210000, China）

Under the background of information age, more and more advanced technology has emerged. Power electronic technology is widely used in smart grid construction because of its unique advantages, greatly promoted the level and effectiveness of smart grid construction. In the context of rapid growth in social electricity consumption, the construction of smart grid has gradually developed towards automation, informatization and digitization. The application of power electronic technology can effectively improve the operation ef fi ciency and ensure safe operation of the smart grid. In this paper, the application of advanced power electronic technology in smart grid is analyzed, and the main technical points are analyzed from several angles to promote the construction and development of smart grid.

advanced power electronic technology; smart grid; application; security

孫邦伍（1974— ），男，安徽舒城。