電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)

同力 劉偉 何杉

【摘 ?要】隨著科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，我國(guó)的電力電子技術(shù)已經(jīng)取得不錯(cuò)成就。尤其因科技水平日益提升，促使電力系統(tǒng)應(yīng)用更加普遍，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可忽視的促進(jìn)作用。在新時(shí)代背景下，電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)取得顯著的成績(jī)。本文主要以電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中電氣節(jié)能方面、新能源發(fā)電方面、電力牽引方法以及智能電網(wǎng)方面對(duì)其發(fā)展熱點(diǎn)展開概述說(shuō)明，有效分析我國(guó)電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展熱點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】電力電子;應(yīng)用系統(tǒng);發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)

在社會(huì)不斷發(fā)展的今天，電氣自動(dòng)化、電控裝置于新能源發(fā)電中電力電子技術(shù)得以廣泛運(yùn)用。這不但使電力電子技術(shù)成為目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)手段，也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，促使電力系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)構(gòu)成比例的改變。合理運(yùn)用新能源發(fā)電，不僅可以起到環(huán)保作用，還能改善全球化能源危機(jī)，避免環(huán)境污染。由此可見，研究電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、電氣節(jié)能方面

由于我國(guó)是資源緊缺的國(guó)家，在改革開放初期階段，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展中，能源浪費(fèi)已然成為工業(yè)與建筑業(yè)發(fā)展面對(duì)的首要問(wèn)題。為此，促進(jìn)電力節(jié)能事業(yè)發(fā)展，解決二次利用能源供需的問(wèn)題已經(jīng)成為母線電力電子技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。我國(guó)早在2006年就將電氣節(jié)能工程建設(shè)提上日程，主要以電機(jī)節(jié)能、建筑節(jié)能與工業(yè)節(jié)能為主導(dǎo)。然而，電機(jī)結(jié)合得到我國(guó)政策制度的大力扶持，因此取得不錯(cuò)成效。在國(guó)家政策制度扶持幫助下，電機(jī)節(jié)能立足于風(fēng)機(jī)改善、泵類電機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)等方面，以此實(shí)現(xiàn)運(yùn)用變頻調(diào)速的方式，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵與壓縮機(jī)等電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，從而促使電機(jī)運(yùn)行效率升高15%-20%左右。通過(guò)將變頻調(diào)速手段引用到工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域中，為我國(guó)煉金、有色金屬煉制、石油工業(yè)、石化工業(yè)以及輕工業(yè)等諸多方面帶來(lái)了新思路與新方法，為此創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，在一定程度上促使大量不可再生能源獲得控制與節(jié)省。

在電力電子系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)得以廣泛運(yùn)用，也使變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展愈發(fā)成熟。變頻調(diào)速技術(shù)的高效發(fā)展特征也使其擁有了廣闊市場(chǎng)。但是變頻器技術(shù)含量比較高，相對(duì)比缺乏制作人才與操作人才，導(dǎo)致變頻器價(jià)格較高，可靠性水平過(guò)低。為此，變頻調(diào)速技術(shù)在日后發(fā)展中主要體現(xiàn)在專用型與集成型。其中，對(duì)于專用型而言，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中運(yùn)用，但是由于自身種類比較單一，為此存在適用性較差的特征。為此，技術(shù)工作者應(yīng)該結(jié)合各個(gè)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用特征，以此優(yōu)化變頻調(diào)速器的設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)，促使變頻調(diào)速器在功能細(xì)節(jié)與實(shí)踐操作方面得以改進(jìn)，降低成本費(fèi)用，提升其可靠性水平。而對(duì)于集成型來(lái)講，將電機(jī)與變頻器機(jī)器控制系統(tǒng)一體化，可以優(yōu)化其操作過(guò)程，提升專用型水平。

二、新能源發(fā)電方面

在新時(shí)代背景下，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，不可再生與有限的化石能源逐漸被人們棄用。結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，構(gòu)建清潔、可再生能源為主體的能源結(jié)構(gòu)已然成為當(dāng)前新時(shí)代的發(fā)展要求，為此，在受到全球的矚目。例如，截止2018年12月，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到7.3億千瓦;在2019年10月新疆光伏發(fā)電12.6億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)15.1%?？梢娢覈?guó)政府在新能源發(fā)電上面做出積極嘗試。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)手段、潮汐能發(fā)電技術(shù)收單以及燃料電磁發(fā)電技術(shù)手段作為新能源發(fā)電的主要方式，而電力電子技術(shù)系統(tǒng)在新能源發(fā)電技術(shù)中發(fā)揮著不可忽視的促進(jìn)作用。例如：在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，采用電力電子技術(shù)手段;在太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中，為了滿足用電負(fù)載對(duì)于電源品質(zhì)的基本要求，需要采用電力電子變流技術(shù)手段，對(duì)其實(shí)現(xiàn)“直流+直流”或者“直流+交流”的轉(zhuǎn)變，才能獲取穩(wěn)定性佳、品質(zhì)高的直流電或者交流電。由此可見，在太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電建設(shè)中，電力電子技術(shù)發(fā)揮著不可忽視的促進(jìn)作用。除此之外，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)因無(wú)公害、不受地域影響，從而已經(jīng)在日常生活中廣泛運(yùn)用。例如：大街上隨處可見的太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能草坪燈以及相關(guān)電子產(chǎn)品等，進(jìn)一步說(shuō)明電力電子技術(shù)系統(tǒng)針對(duì)能源利用發(fā)揮的重要作用。

但是在應(yīng)用過(guò)程中，并網(wǎng)電技術(shù)較為復(fù)雜多變，電網(wǎng)側(cè)針對(duì)輸入電能的波動(dòng)范圍有著較高的要求標(biāo)準(zhǔn)。為此，在新能源發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中電力電子技術(shù)具有更加廣闊的發(fā)展空間。除此之外，我國(guó)在并網(wǎng)變換氣制作技術(shù)方面面臨著一定問(wèn)題，缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以至于電力電子技術(shù)難以滿足新能源發(fā)電功能需求與性能需求。這幾需要電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)該考量其容量增大、系統(tǒng)直接變換以及高效能的發(fā)展方向。

三、電力牽引方面

電力牽引主要體現(xiàn)在地鐵、高鐵、輕軌與電動(dòng)汽車等交通工具的應(yīng)用方面?，F(xiàn)如今，我國(guó)城市化水平日益提升，在電力牽引方面電力電子技術(shù)也得到進(jìn)一步發(fā)展與運(yùn)用。

交流傳動(dòng)作為電力牽引的重要內(nèi)容，在電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車與高速列車中應(yīng)用十分廣泛。機(jī)車工作過(guò)程中，接觸網(wǎng)會(huì)把單項(xiàng)交流電通過(guò)軌道電路回歸至牽引變電所。變壓器會(huì)降低與網(wǎng)的電壓相接觸。此時(shí)，電箱交流電會(huì)受變頻交流裝置的影響，支起轉(zhuǎn)變成三相交流電。為此，三相電機(jī)可以同時(shí)運(yùn)用交流電。除此之外，變壓器與整流裝置對(duì)直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以與不同的用電器相適應(yīng)。

但是，目前我國(guó)依然不能獨(dú)立生產(chǎn)致力于電力牽引的電力電子轉(zhuǎn)變器設(shè)備，只能依賴于外部引進(jìn)。為此，大力發(fā)展電力牽引的電力電子技術(shù)已然成為我國(guó)電力電子技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)，提升功率與效率，合理運(yùn)用高性能閉環(huán)式控制手段，確保控制準(zhǔn)確度;優(yōu)化管理措施，促使電力牽引系統(tǒng)高效運(yùn)作。

四、智能電網(wǎng)方面

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的智能化發(fā)展重要體現(xiàn)，將集成、高速雙向的通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，運(yùn)用傳感技術(shù)與測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)等手段，為電網(wǎng)提供安全性、可靠性較高的電力環(huán)境。除此之外，智能電網(wǎng)也作為電網(wǎng)中采用柔性交流輸電技術(shù)與新型超高壓輸電技術(shù)手段。合理運(yùn)用柔性交流輸電技術(shù)與新型超高壓輸電技術(shù)手段，可以使技術(shù)工作者對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)一步控制，以此起到節(jié)約資源的目的。電力電子技術(shù)的發(fā)展方向主要以促進(jìn)功率半導(dǎo)體效率的提升，擴(kuò)大電力容量，從而實(shí)現(xiàn)直接與相互轉(zhuǎn)換，確保電力具有穩(wěn)定性與可靠性。

智能電網(wǎng)中，電力電子技術(shù)具有容量大、輸電電壓高、子系統(tǒng)復(fù)雜的特征。美國(guó)政府早在2008年相繼提出智能電網(wǎng)計(jì)劃，以此對(duì)可再生能源實(shí)施入網(wǎng)并進(jìn)行分布式能源管理;我國(guó)在此方面依然處于發(fā)展使其，預(yù)期在2020年建成初步智能化特性數(shù)字化電網(wǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中電力電子應(yīng)用日益普遍，為社會(huì)與國(guó)家發(fā)展創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，使人們的生活更加快捷、低廉。但是由于我國(guó)電力電子技術(shù)發(fā)展起步較晚，許多電力電子技術(shù)沒有掌握核心關(guān)鍵技術(shù)手段，以至于出現(xiàn)電力電子技術(shù)應(yīng)用成本高，可靠性較低，設(shè)備維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。這就要求電力電子技術(shù)工作者應(yīng)該肩負(fù)起職責(zé)與使命，不斷創(chuàng)新研究，才能促進(jìn)電力電子技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展。

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（作者單位：西安電力電子技術(shù)研究所）