電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

肖新山

(黑龍江特通電氣股份有限公司，哈爾濱 150028)

1 智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)要點

智能電網(wǎng)可以理解為通過多種信息技術(shù)的相互組合，再由計算機技術(shù)以及先進的信息技術(shù)的支持，在傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)中對其進行更新和改造。但是，在更新的基礎(chǔ)上需要考慮其對能源的需求以及對環(huán)境的影響程度，進一步使智能電網(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)用水平。

1.1 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，一定會產(chǎn)生有害氣體，這對于對應(yīng)區(qū)域的空氣質(zhì)量會造成嚴(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。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)真正的電網(wǎng)智能化

電網(wǎng)如果想要真正實現(xiàn)智能化要求，其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)診斷手段也一定要實現(xiàn)智能化，使其相應(yīng)的運行系統(tǒng)不但可以進行自我運行參數(shù)調(diào)整，還可以自動修復(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)中實現(xiàn)真正的智能化應(yīng)用。

1.3 技術(shù)設(shè)計需降低對能源的消耗

在國家電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建過程中，對于電能的消耗十分巨大，由于需要檢測其安全性及其技術(shù)性要求，必須應(yīng)用大量電能，在此背景下，我國應(yīng)以減少電能能源消耗理念為基礎(chǔ)，提高電能輸出質(zhì)量，既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)的穩(wěn)步發(fā)展。

2 電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 能源存儲環(huán)節(jié)

光能和風(fēng)能是可再生能源的重要組成部分，對其加以有效應(yīng)用，有助于促進電能不斷趨于綠色化發(fā)展，提升電能的總體發(fā)展質(zhì)量，確保資源的可持續(xù)發(fā)展。但我國對可再生能源的利用缺乏全面性，影響因素較多，所以，在實際應(yīng)用上述兩種能源的過程中，應(yīng)重視對相關(guān)的負(fù)載關(guān)系加以合理調(diào)節(jié)。首先，將電力系統(tǒng)連接大功率變換器，促進電能轉(zhuǎn)化，隨后將轉(zhuǎn)化而來的電能存儲于電壓源以及存儲設(shè)備中，有助于促進能源質(zhì)量提升，更好地節(jié)約能源。

2.2 發(fā)電環(huán)節(jié)

是否可有效推進能源的可持續(xù)發(fā)展，對社會發(fā)展速度存在著直接影響，也有助于提升我國建設(shè)發(fā)展的效率。我國正處于智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵時期，合理應(yīng)用電力電子技術(shù)不僅有助于提升能源的實際利用效率，也有利于更好地保護自然生態(tài)環(huán)境。將電力電子技術(shù)和能源有效結(jié)合，有助于提升電力電子技術(shù)的先進性。

基于電力系統(tǒng)和電力電子技術(shù)的有效結(jié)合衍生而成的柔性交流輸電方式，可大幅度提升對電力系統(tǒng)各參數(shù)的控制效果。同時，就發(fā)電環(huán)節(jié)來講，可有效利用風(fēng)能等具備可再生能力的能源實施具體的發(fā)電操作，經(jīng)由電力電子技術(shù)，促使電機組加入至電網(wǎng)中，對電池的充放電過程進行更為有效的控制，有助于提升電網(wǎng)供電的整體穩(wěn)定性。

2.3 輸電環(huán)節(jié)

電網(wǎng)輸電過程中涉及到的參數(shù)較多，現(xiàn)如今應(yīng)用較為廣泛的輸電方式為柔性直流輸電以及高壓直流輸電兩種。將電力電子技術(shù)有效應(yīng)用于電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)中具有必要性，將其與電力系統(tǒng)有效融合，可基于電網(wǎng)的實際運行狀況對電力系統(tǒng)實施合理控制，提升智能電網(wǎng)的智能調(diào)控能力以及穩(wěn)定性，有助于更好地保證能源的質(zhì)量。

2.4 配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)可對住戶產(chǎn)生直接影響，合理結(jié)合電力電子技術(shù)及自動化技術(shù)，可對整個配電過程加以有效控制，及時、良好地解決各種內(nèi)外界因素導(dǎo)致的電網(wǎng)故障問題。例如，美國對IUT裝置的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，此類裝置不僅可發(fā)揮傳統(tǒng)變壓力的職能，還可以通過單項轉(zhuǎn)為三項以及下陷矯正等方式對系統(tǒng)的運行加以優(yōu)化和改良，進而有效提升配網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作的實效性。截至目前，我國應(yīng)用的SVC技術(shù)已經(jīng)超過20套，累積節(jié)約電能約為26 GW/h電能，累積增長的國家收入約為1 149 000萬元。

2.5 智能開關(guān)

就智能電網(wǎng)的建設(shè)而言，智能開關(guān)技術(shù)具有的作用較為重要，合理應(yīng)用智能開關(guān)，可對電流或電壓實施有效的指定相位操作。實踐表明，智能開關(guān)具體包括總電源開關(guān)以及殼體等部分，其中，總電源開關(guān)可實施相應(yīng)過壓保護以及總過流保護操作，有助于確保電力安全；分開關(guān)通常為整體結(jié)合式，可實施過流保護及漏電保護操作，提升用電安全性。

3 應(yīng)用發(fā)展方向

3.1 新能源發(fā)電技術(shù)

電子技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用，同時也是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。面對日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境形勢，為改變當(dāng)前以火力發(fā)電為主的電力生產(chǎn)格局，智能電網(wǎng)十分重視新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。在新能源發(fā)電接入過程中，也需要采用電力電子技術(shù)確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。比如，目前較為成熟的光伏并網(wǎng)接入技術(shù)，采用太陽能電池板產(chǎn)生直流電，電壓為20 V左右。在接入過程中，需要采用電力電子技術(shù)進行升壓和逆變處理，并對電網(wǎng)相位變化進行跟蹤監(jiān)控、調(diào)節(jié)電流輸出幅值、減小光伏并網(wǎng)接入帶來的波動性。

3.2 電能質(zhì)量調(diào)節(jié)控制

對電能質(zhì)量進行調(diào)節(jié)和控制是電力電子技術(shù)的主要功能。近年來，我國智能電網(wǎng)建設(shè)雖然獲得較快發(fā)展，但是在輸電、配電等方面，仍與國際領(lǐng)先技術(shù)水平存在一定差距，特別是在極端天氣和惡劣環(huán)境條件下，容易引發(fā)電網(wǎng)運行安全問題。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，通過與智能化技術(shù)相結(jié)合，可以及時完成電流分配調(diào)節(jié)等工作，控制故障影響范圍，并使智能電網(wǎng)具有一定的自我恢復(fù)能力，安全性顯著提升。比如，、在智能電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛的智能開關(guān)，可以對電網(wǎng)任意節(jié)點的電壓和電流進行關(guān)斷處理，控制區(qū)域供電狀態(tài)，實現(xiàn)對故障問題的有效控制。

3.3 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)升級優(yōu)化

隨著智能電網(wǎng)負(fù)荷接入量的快速增長，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化升級任務(wù)緊迫。比如在電網(wǎng)間輸電時，容易因相位差異產(chǎn)生電壓波動干擾，可通過采用背靠背直流輸電技術(shù)解決這一問題。先將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再將其轉(zhuǎn)換為交流電輸送到相鄰網(wǎng)絡(luò)，采用微機跟蹤控制電壓和相位，提升電網(wǎng)間輸電質(zhì)量。此外，在電力電子技術(shù)的快速發(fā)展下，微網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)也得到較快發(fā)展。微網(wǎng)的出現(xiàn)改變了配電網(wǎng)組織形式，其核心設(shè)備是并網(wǎng)逆變器，通過采用先進的逆變器裝置，可以為分布式電源并網(wǎng)提供支持，從而適應(yīng)更加復(fù)雜的電力系統(tǒng)控制要求。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)具有自愈性、自適應(yīng)性、可靠性和兼容性等特征，隨著我國經(jīng)濟與電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用也不斷擴大，應(yīng)不斷完善電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)工作，引入現(xiàn)代電力電子技術(shù)，使電網(wǎng)變得智能化，并在電網(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)。