電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用探究

張恒友

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用也越來越多。文章簡述了電力電子技術(shù)的需求，并根據(jù)電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的優(yōu)點(diǎn)對電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；微電網(wǎng)；應(yīng)用

中圖分類號：U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0143-02

1 概述

電力電子技術(shù)是近年來開始流行的一種新技術(shù)，它能夠?qū)⒍喾N電力電子器件進(jìn)行集成，大大地減少了器件的體積，而且集成之后的電子器件工作效率更高，工作頻率可以由傳統(tǒng)的10kHz提升到數(shù)千Hz。此外，電力電子技術(shù)使得電子器件的操控更為簡單方便，從之前的半控型，改進(jìn)至現(xiàn)在的全控操作，功能大大加強(qiáng)，而且電力電子技術(shù)可以利用軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對變換器的控制，從而提高變換器的運(yùn)行效率。電力電子技術(shù)的這些獨(dú)特技術(shù)特點(diǎn)，使得它一經(jīng)推出，就在電網(wǎng)系統(tǒng)中得到了很好地應(yīng)用，極大地提升了電網(wǎng)的運(yùn)行效率與節(jié)能效果。

2 電力電子技術(shù)的需求

2.1 優(yōu)化電網(wǎng)及保障大電網(wǎng)安全方面

微電網(wǎng)較之傳統(tǒng)電網(wǎng)一大變化在于反應(yīng)和適應(yīng)能力的優(yōu)化，而這種變化正是通過電力電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。目前我國的電力電子技術(shù)在HVDC、FACTS等領(lǐng)域已形成創(chuàng)新突破點(diǎn)，通過提高輸配能力和加快故障檢修時間等途徑初步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)適應(yīng)性優(yōu)化。但是目前的技術(shù)進(jìn)步。還不能完全覆蓋我國國情下微電網(wǎng)建設(shè)對電力電子技術(shù)的需求。例如，我國目前電網(wǎng)存在架構(gòu)薄弱、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行數(shù)控化程度低、對極端天氣的抵抗能力弱等問題，反映在實(shí)際輸配中即輸電和配電領(lǐng)域都存在亟待解決的問題。還需進(jìn)一步依靠電力電子技術(shù)的調(diào)控能力，強(qiáng)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加大靈活輸配電力方面的研究，建設(shè)真正擁有“自愈”能力的微電網(wǎng)，朝著互聯(lián)大電網(wǎng)的方向發(fā)展。

2.2 促進(jìn)可再生能源有效利用方面

東北、華北、西北是我國陸上風(fēng)能和光伏發(fā)電資源主要的分布區(qū)，預(yù)計2020年發(fā)電將分別達(dá)到100～150GW、20GW的規(guī)模，這種規(guī)模大且分散的可再生能源所固有的不確定性對電網(wǎng)安全運(yùn)行提出了更高的要求。要大力發(fā)展可再生資源發(fā)電，提高清潔能源在全國范圍內(nèi)發(fā)電總量中的比重，首先要解決的難題就是需要進(jìn)一步提高即時控制力和預(yù)控能力，提高所建設(shè)的電網(wǎng)對于新能源、清潔能源發(fā)電電能的容納性，這就進(jìn)一步體現(xiàn)了對電力電子技術(shù)發(fā)展的需求。

2.3 改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場方面

科學(xué)技術(shù)進(jìn)步帶來精細(xì)化用電設(shè)備對電能質(zhì)量的要求。電能質(zhì)量已經(jīng)成為電力領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注的問題之一，目前，風(fēng)電場和光伏發(fā)電站等相對火力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電方式較為領(lǐng)先的清潔電能的并網(wǎng)，在提高電網(wǎng)建設(shè)可持續(xù)水平的同時，對電網(wǎng)質(zhì)量也造成了影響。如何使用電力電子技術(shù)來提高電能質(zhì)量，如何改善整體電網(wǎng)優(yōu)化程度，是電力市場對供給提出的現(xiàn)實(shí)詰問。

2.4 保障電網(wǎng)電力電子裝置可靠性方面

現(xiàn)階段還沒有健全的針對大規(guī)模電力電子裝置的可靠性、經(jīng)濟(jì)性評估的完整體系。評價大規(guī)模電力電子裝置時電網(wǎng)的容納性也是一個新的課題，筆者認(rèn)為需建立電力電子技術(shù)模擬平臺，通過模擬挖掘此類裝置的運(yùn)行特性和規(guī)律，提高裝置和電力系統(tǒng)的耦合能力從而提高運(yùn)行可靠性。

2.5 節(jié)能減排技術(shù)研究方面

隨著環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，節(jié)能減排是各大企業(yè)應(yīng)該重視的重要內(nèi)容，電力企業(yè)也是如此。近年來我國對清潔能源的需求逐漸增加，也隨之提高了對環(huán)境的要求，所以需要通過電力電子技術(shù)來解決這一問題。

3 電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的優(yōu)點(diǎn)

3.1 優(yōu)化電網(wǎng)、保障安全

全球范圍來看，電網(wǎng)的穩(wěn)定性和一定的智能化是不斷追求和發(fā)展的大趨勢，要在運(yùn)用電力電子上取得更好的成果?？傮w上來說，電網(wǎng)的整體是向著自動化和智能化發(fā)展，可以自動實(shí)現(xiàn)某些特定功能，在情況發(fā)生時，微電網(wǎng)可以根據(jù)預(yù)案及時排除險情，對情況進(jìn)行及時示警。要在電網(wǎng)建設(shè)和智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上去更多的關(guān)注整個的微電網(wǎng)建設(shè)，更多的從目前的技術(shù)出發(fā)，滿足群眾需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行更好的優(yōu)化。

3.2 對資源配置進(jìn)行合理優(yōu)化

我國雖然有著豐富無污染能源，但是受自然因素等多方面的限制，能源開發(fā)起來難度較大，因此能源問題解決起來存在較大問題。為了緩解能源危機(jī)，人們提倡在發(fā)展微電網(wǎng)時加強(qiáng)對可再生能源的利用，利用風(fēng)能以及太陽能一類的可再生能源具有一個典型的特征就是利用點(diǎn)分散，且電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性大大降低，因此在建設(shè)微電網(wǎng)的過程中，要將這些可再生能源的收集與調(diào)度作為重點(diǎn)，這就需要電力電子技術(shù)提供支持，提升電網(wǎng)的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模利用。

4 電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1 能源的轉(zhuǎn)化

隨著能源危機(jī)以及環(huán)境污染的加劇，人們對低碳經(jīng)濟(jì)有了全新的認(rèn)識，希望對自然界中的可再生清潔能源進(jìn)行利用，降低生產(chǎn)生活中的能耗，減輕對生態(tài)環(huán)境的破壞，能量轉(zhuǎn)換技術(shù)逐漸發(fā)展起來，并得到了全社會的認(rèn)可。根據(jù)我國微電網(wǎng)的發(fā)展藍(lán)圖來看，光電能和風(fēng)能一代系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)大型存取自適應(yīng)的要求。當(dāng)前我國對風(fēng)能發(fā)電的研究已經(jīng)取得了一定成果，其中應(yīng)用比較廣泛的就是間歇式能源控制技技術(shù)，主要就是對具有間歇性質(zhì)的風(fēng)能進(jìn)行收集和控制，一方面是避免能源被浪費(fèi)，另一方面是提升電網(wǎng)配電、供電的穩(wěn)定性，盡量不受這種間歇性的影響。為了加強(qiáng)對能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用，提升微電網(wǎng)的適應(yīng)性，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要和技術(shù)特征重新調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，對風(fēng)能以及太陽能等一類能源進(jìn)行有效控制，使實(shí)體電網(wǎng)具備更強(qiáng)的操控能力，優(yōu)化電力資源的配置，使新能源發(fā)電步入正軌，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行動態(tài)控制。

4.2 控制靜止勵磁

在對靜電勵磁控制方面，因?yàn)槌舜笮偷陌l(fā)電設(shè)備以外，它還能被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電方面，針對電力電子技術(shù)中的變速恒頻勵磁，它的相關(guān)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中具有重要的作用。并且，在相應(yīng)的控制技術(shù)下，晶閘管整流技術(shù)也得以開發(fā)，得以廣泛應(yīng)用，它不僅結(jié)構(gòu)性能簡單，在成本年開發(fā)上的資金投入極少，而且，它的優(yōu)勢還有可靠性低等多方面，這是使得它能夠被長久使用的重要支撐，從而能夠從經(jīng)濟(jì)上得以節(jié)省，在一定意義上實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。它已經(jīng)被人們大力應(yīng)用于較為大型的發(fā)電機(jī)組等方面的運(yùn)行，提高了工作速度，加大了工作效率，使其擁有了較好的發(fā)展前景。endprint

4.3 FACTS技術(shù)在微電網(wǎng)的應(yīng)用

我國能源的資源與需求逆向分布明顯，對線路的輸送能力要求高；同時還需要解決系統(tǒng)振蕩、電壓不穩(wěn)定等問題。而FACTS技術(shù)因其控制調(diào)節(jié)能力及兼容能力，提供了解決這一問題的可能。FACTS技術(shù)是指結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、可增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的新技術(shù)。

4.4 電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制

當(dāng)前，微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢就是讓區(qū)域性電網(wǎng)和總電網(wǎng)之間在各個水平上相互協(xié)調(diào)控制連接，那么這就必須要應(yīng)用更多先進(jìn)技術(shù)以及靈活的操作模式（例如動態(tài)無功補(bǔ)償、電流控制、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等）。讓微電網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)、更牢固的一項(xiàng)技術(shù)就是FACTS技術(shù)，在未來的電網(wǎng)運(yùn)行中很多關(guān)鍵突破點(diǎn)都需要多功能復(fù)合型的FACTS設(shè)備，例如進(jìn)行靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的配置，這是以全系統(tǒng)綜合信息為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)，為微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的堅固提供重要的幫助。

4.5 電能質(zhì)量技術(shù)

我國工業(yè)電能質(zhì)量技術(shù)應(yīng)用范圍較為廣泛，并開展了相應(yīng)的電能質(zhì)量提升技術(shù)的研究，但是核心技術(shù)問題目前尚未得到解決。電能質(zhì)量技術(shù)的應(yīng)用，要求建立科學(xué)的電能質(zhì)量等級劃分及相應(yīng)的評估體系，在這個課題中，要充分重視從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)做出的分析結(jié)果，在評估縱向技術(shù)等級的基礎(chǔ)上，采用雙向評估，不能忽視橫向經(jīng)濟(jì)效益的情況，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)效益的并行發(fā)展。在微電網(wǎng)中應(yīng)用，電能質(zhì)量技術(shù)主要技術(shù)包括電氣化鐵道平衡技術(shù)、自適應(yīng)無功補(bǔ)償技術(shù)、直流有源濾波器技術(shù)、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器等。

5 結(jié)束語

綜上所述，電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的優(yōu)點(diǎn)有：優(yōu)化電網(wǎng)、保障安全，對資源配置進(jìn)行合理優(yōu)化。文章主要從能源的轉(zhuǎn)化和存儲、控制靜止勵磁、FACTS技術(shù)在微電網(wǎng)的應(yīng)用、電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制與電能質(zhì)量技術(shù)這幾個方面探究了電力電子技術(shù)在微網(wǎng)中的應(yīng)用。

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