探討智能電網(wǎng)中的電力電子技術(shù)

施小鋼

摘 要：本文闡述了智能電網(wǎng)的概念，探討了電子電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，分析了在不同情況下智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比具有的優(yōu)點(diǎn)，并對智能電網(wǎng)存在的問題進(jìn)行了分析，以求能為同行帶來一定的參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 電力 電子

1、智能電網(wǎng)的概念

“智能電網(wǎng)”是利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及電力電子技術(shù)把傳統(tǒng)電網(wǎng)的人力資源、設(shè)備有機(jī)的結(jié)合起來的一種現(xiàn)代化電網(wǎng)，具有智能化、數(shù)據(jù)化、信息化的特點(diǎn)。智能電網(wǎng)與國家傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，有著很大的差異：傳統(tǒng)電網(wǎng)會根據(jù)各個(gè)地區(qū)的不同情況設(shè)計(jì)出統(tǒng)一的輸電網(wǎng)絡(luò)，通過傳統(tǒng)線路把設(shè)備和硬件聯(lián)系起來，這種方式在自然條件惡劣、災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)可能造成重大損失。在復(fù)雜多變的環(huán)境下有多樣的電力需求，傳統(tǒng)的電網(wǎng)硬件系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足這種需求。正因如此，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，其利用自身先進(jìn)的特點(diǎn)可以高效低成本的調(diào)整出在不同條件下需要的不同要求，智能電網(wǎng)的關(guān)鍵作用尤為突出的體現(xiàn)在利用自身的智能化系統(tǒng)對電力統(tǒng)計(jì)、電力分配上。智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中帶來的優(yōu)點(diǎn)，極大地節(jié)約了人力資源和財(cái)力資源，目前國際上許多國家都先后發(fā)展了自己的智能電網(wǎng)，我國的智能電網(wǎng)起步較晚，雖然已經(jīng)取得了比較不錯(cuò)的成績，但是種種跡象表明，進(jìn)一步發(fā)展智能電網(wǎng)刻不容緩。

2、智能電網(wǎng)中先進(jìn)電子電力技術(shù)的作用

2.1優(yōu)化電網(wǎng)，保持電網(wǎng)穩(wěn)定

智能電網(wǎng)中先進(jìn)電子電力技術(shù)的應(yīng)用，首先可以智能監(jiān)控電力系統(tǒng)，保證供電輸電安全；其次，在此基礎(chǔ)上可以大幅提升反應(yīng)速度，使輸電能力得到提升，能夠滿足用戶更高的要求；然后，不同區(qū)域的用電環(huán)境不同，在惡劣的自然條件下，智能電網(wǎng)能夠有效及時(shí)的應(yīng)對突發(fā)情況，做出最合適的調(diào)整；最后，因?yàn)槊媾R著成千上萬的用戶，用電需求不盡相同，智能電網(wǎng)可以及時(shí)調(diào)整，保證用電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨，電網(wǎng)系統(tǒng)必定朝著大電網(wǎng)互聯(lián)的方向發(fā)展，應(yīng)用電力電子技術(shù)可以高效的調(diào)控電網(wǎng)系統(tǒng)，使得電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)變能力得到提高、穩(wěn)定性得到很好的保障。

2.2利用可再生資源

隨著化石能源的枯竭，對可再生能源的開發(fā)利用顯得尤為重要，其中風(fēng)能、太陽能越來越多的應(yīng)用在發(fā)電領(lǐng)域里面，在今后的資源發(fā)展過程中扮演著重要的地位。目前在我國的西北一些地區(qū)已經(jīng)開始大規(guī)模利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電，由于技術(shù)發(fā)展水平的限制，利用這兩種清潔能源發(fā)電的過程中，依舊存在著利用率不高、容易受影響等問題，同時(shí)在能量轉(zhuǎn)化過程中還需要大功率的變壓器進(jìn)行變壓，進(jìn)而影響電網(wǎng)系統(tǒng)，對電網(wǎng)運(yùn)行安全造成影響。然而，先進(jìn)的電力電子技術(shù)運(yùn)用到電網(wǎng)系統(tǒng)過程中后，可以有效的平衡電力生產(chǎn)與用電器之間的關(guān)系，協(xié)調(diào)高功率變壓器及儲電設(shè)備間的關(guān)系，這樣提高資源利用效率的同時(shí)還能保證電能的大量存儲。

2.3優(yōu)化資源配置

電能也是一種能源，作為一個(gè)發(fā)展中國家，我國的工業(yè)發(fā)展還不夠完善，在工業(yè)快速發(fā)展的過程中，對用電質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，在發(fā)展的過程中電力資源的重大意義顯而易見。與傳統(tǒng)的化石能源相比，電能是一種清潔能源，所以，可以利用電力電子技術(shù)提升電力系統(tǒng)配電效率，合理優(yōu)化社會資源，使社會資源變得更均衡，提升用戶用電體驗(yàn)。

3、智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

3.1電力電子器件

電力電子器件包括一些半導(dǎo)體的半控或全控器件組，比如：GTR、MOS、IGBT、MOSFET等。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)要面臨各種各樣的惡劣天氣，自然災(zāi)害等，就需要這些電力電子器件具有很高的可靠性，很好的適應(yīng)惡劣條件的能力，在面對雷電等干擾時(shí)能夠具有一定電氣隔離能力，可以承受短時(shí)的強(qiáng)壓強(qiáng)流，電力電子器件控制下的智能電網(wǎng)具有傳統(tǒng)電網(wǎng)不具備的安全性、自愈能力、交叉性、能有效配置清潔能源。

3.2柔性交流輸電技術(shù)

在具有電力電子器件的電力系統(tǒng)設(shè)備上，應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，柔性交流輸電技術(shù)把現(xiàn)代控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制工藝有機(jī)的結(jié)合起來，能夠快捷靈活的控制交流送電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用這種技術(shù)，在大大強(qiáng)化電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的同時(shí)還大幅度提升了線路送電水平。為了實(shí)現(xiàn)高壓輸變電的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)首要考慮分布式能源和新能源的接入問題，使智能電網(wǎng)能夠穩(wěn)定建立，從而使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，進(jìn)一步在輸電過程中有效降低損耗。另外，智能電網(wǎng)的高度靈活性和穩(wěn)定性還體現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)里面，因?yàn)楦咝阅堋⒋蠊β实碾娏﹄娮悠骷?gòu)成了可控電網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對原始電網(wǎng)的控制。

3.3高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

這項(xiàng)技術(shù)在遠(yuǎn)距離大容量送電上具有很大的優(yōu)勢，因?yàn)槠涑溯旊娺^程是直流電之外，其他步驟都是交流電。經(jīng)過轉(zhuǎn)換站把直流電轉(zhuǎn)換成直流電，即將到達(dá)終點(diǎn)的直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電。在這些過程中把電容點(diǎn)和輸電距離都提升了，所以這種技術(shù)在很大程度上減小了輸電走廊，一般來說高壓直流輸電電路具有很小的電阻，這樣系統(tǒng)就不會有太大的損耗。在很大范圍內(nèi)，已經(jīng)運(yùn)用上了高壓直流輸電技術(shù)，已經(jīng)建設(shè)了多個(gè)超高壓的直流輸電工程，以后，這個(gè)工程還會引入到煤炭發(fā)電和水力發(fā)電等基地當(dāng)中。通過高壓輸電系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效的解決資源分布不平衡的問題。

3.4超高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

超高壓直流輸電技術(shù)在很多方面具有優(yōu)勢并且得到了廣泛的使用，例如：遠(yuǎn)距離大容量輸電、異步聯(lián)網(wǎng)、海底電纜等。特高壓直流輸電可以降低系統(tǒng)損耗，提高送電經(jīng)濟(jì)性，為能源分布不均、資源配置的優(yōu)化提供了有效的途徑。

4、智能電網(wǎng)面臨的主要挑戰(zhàn)

首先，是如何使資源配置最優(yōu)化的問題。雖然我國是一個(gè)自然資源非常豐富的國家，資源儲備總量很大，但是人均占有量卻比其他國家落后很多，而且在全國各地的分布非常不平衡，在中東部地區(qū)集中著大量消耗電能的工業(yè)區(qū)，而自然資源主要分布在偏遠(yuǎn)的第三階梯以及部分第二階梯上。這樣，在中東部地區(qū)用電的輸送距離變得很長，規(guī)模變得很大，目前針對這種情況沒有能從技術(shù)上根本解決的方法，造成了電能的浪費(fèi)，利用效率不高的現(xiàn)象。因此，智能電網(wǎng)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)就是解決資源優(yōu)化配置的問題，亟待優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，把能源利用效率提高，尤其是上面提到的可再生資源。其次，也是最重要的安全問題，隨著人們生活水平的不斷提高，用電需求也日益增長，為了滿足人們的用電需求，需要建設(shè)更高電壓水平、更大規(guī)模的混合電網(wǎng)，目的就是保證國民的用電穩(wěn)定和安全。

結(jié)束語

當(dāng)今社會，科技迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)也在一定程度上可以提高電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。并且先進(jìn)的電力電子在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用可以使電力系統(tǒng)逐漸完善并不斷成熟，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。實(shí)際生活中，相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)該更好的強(qiáng)化對電子電力技術(shù)的研究，多培養(yǎng)一些研究這個(gè)的研究人員，更加深入的研究電子電力在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，為我國電力行業(yè)的發(fā)展提供保障。這篇文章分析了智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用，但是有一定的局限性，希望與本文有關(guān)的人員能夠重視這個(gè)問題。通過科學(xué)有效的方法推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張仙斌.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].大科技， 2015（32）：243-243.

[2]范向紅.先進(jìn)的電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中優(yōu)勢體現(xiàn)[J].電子制作， 2015（12）.

[3]田平.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子制作， 2013， 33（22）：97-97.