現(xiàn)代電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用研究

陳亮

【摘?要】隨著我國經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及國家對(duì)電力的需求進(jìn)一步的增長，電力電子技術(shù)在國家智能電網(wǎng)中發(fā)揮了重要的作用;現(xiàn)代化電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用也十分廣泛，在一定程度上推動(dòng)了智能電網(wǎng)快速走向數(shù)字信息化、自動(dòng)化的道路，并在智能電網(wǎng)應(yīng)用中使電力的運(yùn)行更加高效、安全。針對(duì)于此背景，本文將現(xiàn)代電力電子技術(shù)做簡要介紹以及詳細(xì)探討其在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);智能電網(wǎng);應(yīng)用研究

智能電網(wǎng)擁有自愈性、自適應(yīng)性、可靠性和兼容性等特征，這些優(yōu)良特征對(duì)于社會(huì)對(duì)電網(wǎng)要求的需要是十分重要的。隨著我國經(jīng)濟(jì)與電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使得我國現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電網(wǎng)中應(yīng)用也提高到了一定的程度，隨著人民生活水平的提升以及對(duì)現(xiàn)代電子信息技術(shù)的要求提升，國家應(yīng)不斷完善電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)工工作，引入現(xiàn)代電力電子技術(shù)，使得電網(wǎng)真正意義上變得智能化，并且在電網(wǎng)系統(tǒng)上加以創(chuàng)新，做好電網(wǎng)基礎(chǔ)的智能化建設(shè)。

一、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主要根源在于電力電子器件，由于新時(shí)期的電力電子技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)的存在，不但加快了電力電子技術(shù)的改革，而且在對(duì)于現(xiàn)代化的電子信息技術(shù)的快速發(fā)展起到了重大的推動(dòng)作用，所以基于此原因，首先需了解現(xiàn)代電子電力技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)。

（一）技術(shù)全程自控化

全程自控簡稱全控，全控化是指基于半控型晶閘管而發(fā)展至各類自關(guān)斷器件，此功能將傳統(tǒng)的電力電子器件中復(fù)雜換相電路取消，使電力運(yùn)行過程的器件變?yōu)楹喖s化，從而實(shí)現(xiàn)其自關(guān)斷器件全程全控化的實(shí)現(xiàn)，在電力電子器件的功能上實(shí)現(xiàn)了重大突破。

（二）電力電子器件集成化

傳統(tǒng)電力電子器件是采取分立模式構(gòu)造，各個(gè)單元器件都獨(dú)自堅(jiān)守自己的“工作崗位”，而現(xiàn)代電力電子器件是在全控型器件的基礎(chǔ)上，將其內(nèi)部眾多單元器件相互并聯(lián)結(jié)合在一起，將其在一個(gè)基片上共同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)集成化的器件分立系統(tǒng)[1]。

（三）工作速率高頻化和工作效率高速化

工作效率高頻化是指在實(shí)現(xiàn)器件的全控化與集成化的基礎(chǔ)上，將提高其器件的工作速度，例如，GTR能夠在10kHz的頻率下正常工作，IGBT卻能夠在幾十千Hz的頻率以上工作，這樣說明在現(xiàn)代電力電子技術(shù)的支持下，其內(nèi)部器件的工作速率提升了幾倍，對(duì)于電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍[2]。器件的運(yùn)行效率離不開器件的合理運(yùn)行，通過器件高頻化以及器件集成化，現(xiàn)代電力電子器件通過不斷降低導(dǎo)通電壓，使得在導(dǎo)通過程中損耗降低;在器件開關(guān)快速的上升和下降過程中，使開關(guān)損耗降低。所以將所有技術(shù)綜合在一起，并且將其先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到變換器中，可以提升其器件的工作效率。

二、我國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀以及其技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于智能電網(wǎng)的概念，可以理解為通過多種信息技術(shù)的相互組合，再由計(jì)算機(jī)技術(shù)以及先進(jìn)的信息技術(shù)的支持，在傳統(tǒng)電網(wǎng)的系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行更新和改造，但是在更新的基礎(chǔ)上需要考慮其對(duì)能源的需求以及對(duì)環(huán)境的影響程度，進(jìn)一步使智能電網(wǎng)的安全性得到穩(wěn)定的發(fā)展與保障，最大程度提高我國現(xiàn)代電力電子在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用技術(shù)。下面簡單介紹下我國智能電網(wǎng)發(fā)展中所涉及的技術(shù)要點(diǎn)，以及在技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)遵循的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

（一）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需降低環(huán)境污染性

在電網(wǎng)建設(shè)過程中，由于技術(shù)的在實(shí)際中的應(yīng)用，一定會(huì)產(chǎn)生有害的氣體，這樣對(duì)于對(duì)應(yīng)區(qū)域的空氣質(zhì)量會(huì)造成嚴(yán)重的污染，所以在建設(shè)前應(yīng)在具體環(huán)境要求基礎(chǔ)上對(duì)技術(shù)做出相關(guān)調(diào)整，使其盡量不產(chǎn)生各種污染環(huán)境的氣體，保證將環(huán)境污染程度降到最低。

（二）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)真正的電網(wǎng)智能化

電網(wǎng)如果想要真正的實(shí)現(xiàn)其智能化要求，對(duì)于其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)診斷手段也一定要求其實(shí)現(xiàn)智能化，使其相應(yīng)的運(yùn)行系統(tǒng)不但可以進(jìn)行自我運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，還可以自動(dòng)的修復(fù)一些常見的電網(wǎng)系統(tǒng)故障問題，這樣才可以使現(xiàn)代電子電力技術(shù)在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)真正的智能化應(yīng)用。

（三）技術(shù)設(shè)計(jì)需降低對(duì)能源的消耗

在國家電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建過程中，對(duì)于電能的消耗十分巨大，由于需要檢測其安全性以及其技術(shù)性要求，必須應(yīng)用大量電能，所以在此背景下，我國應(yīng)以電能能源消耗減少理念為基礎(chǔ)，提高其在電能輸出質(zhì)量的有效提高，既能保持我國電力電能的供應(yīng)需求，又能保證電路輸出的穩(wěn)定性，減少電能的消耗，確保電網(wǎng)智能化技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。

三、現(xiàn)代電子電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用

根據(jù)電力電子技術(shù)要求，其可以分為FACTS（柔性交流輸電系統(tǒng)）、HVDC（高壓直流輸電系統(tǒng)）、高壓變頻技術(shù)和智能開關(guān)技術(shù)，下面我們著重闡述一下這幾種技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用[4]。

（一）FACTS技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用

FACTS也稱柔性交流輸出電系統(tǒng)技術(shù)，此技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)經(jīng)歷了三代的技術(shù)更新。第一代FACTS技術(shù)裝置主要由電抗器與由品閘管控制的電容器組成，外部回路需要大型電力設(shè)備支持，才可以運(yùn)行此技術(shù)。第二代FACTS技術(shù)裝置采用了門極可關(guān)斷設(shè)備等控件，其減少了第一代的外部大型電力裝置，運(yùn)行更加靈活。第三代FACTS技術(shù)也就是現(xiàn)代技術(shù)，其裝置采用了兩臺(tái)多臺(tái)控制器，將這兩臺(tái)控制器復(fù)合，建制成統(tǒng)一的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代FACTS技術(shù)因其本身運(yùn)行靈活及快速的控制特性，更好的提升電網(wǎng)的輸送能力及可靠性，在新能源和綠色能源發(fā)電方面起著重要的作用，其中FACTS技術(shù)包含傳輸技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，將其應(yīng)用在電網(wǎng)中可以協(xié)調(diào)總電網(wǎng)與局部電網(wǎng)之間的電能交換，其中采用自由換相模式的換流器大幅度提升了電網(wǎng)的輸電能力。

（二）HVDC技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用

HVDC簡稱高壓直流輸電技術(shù)，其具有穩(wěn)定性強(qiáng)、調(diào)控簡便、電力傳輸容量大以及損耗電能小等特點(diǎn)，在智能電網(wǎng)中應(yīng)用較多[5]。另外此技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)整體系統(tǒng)影響小，適合于遠(yuǎn)距離大功率傳輸電能，HVDC技術(shù)通過首末端換流站與交流系統(tǒng)相互連接，通過首端換流站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過高壓直流輸電網(wǎng)進(jìn)行傳輸，經(jīng)末端換流站將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，最后將電能傳輸至交流電系統(tǒng)，通過其自由換相的方式來控制電能的靈活傳輸，實(shí)現(xiàn)新能源和綠色能源接入后電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（三）高壓變頻技術(shù)與智能開關(guān)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

高壓變頻技術(shù)在目前已經(jīng)十分成熟，在電力系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。此項(xiàng)技術(shù)可以通過改變交流電頻率從而降低能源消耗，對(duì)于國家節(jié)能減排具有積極的促進(jìn)作用。智能開關(guān)技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)的保護(hù)作用起到了重要的效果，在電網(wǎng)中的應(yīng)用可以減少電網(wǎng)中電子器件的損耗，智能開關(guān)主要是由承擔(dān)電壓保護(hù)和過電電流保護(hù)的總開關(guān)、承擔(dān)漏電保護(hù)和過電電流保護(hù)的分開關(guān)以及電路、殼體組成。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然可以提高電網(wǎng)的安全性，但是裝置成本較高，在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮。

結(jié)束語

綜上所述，智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)將電力電子技術(shù)融合于智能電網(wǎng)中，不但可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和智能化程度，對(duì)于用戶對(duì)電能質(zhì)量以及供電穩(wěn)定性的要求也是一種技術(shù)上的保障。由于現(xiàn)代電力電子在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，提升了電力供應(yīng)企業(yè)與用戶之間的互動(dòng)程度，使其為用電用戶更好的提供服務(wù)。同時(shí)隨著國家技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)的改進(jìn)與更新更加符合于大數(shù)據(jù)時(shí)代的要求，為電力行業(yè)開辟了新的科技性盈利模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永歡，楊紫彤，沈楠.電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用[J].中國新通信，2019，21（17）：110.

[2]蔣澤甫，李楠，張彥，劉文霞，孫志勇.現(xiàn)代電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2019（02）：207.

[3]譚曉鵬.淺析智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用[J].電子世界，2016（20）：142+144.

[4]劉泉，馬正杰.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（15）：237.

[5]司寶玉.電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（14）：231.

[6]倪時(shí)龍.電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2018（03）：186-187.

（作者單位：西南科技大學(xué)城市學(xué)院）