電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用

王佳偉

【關鍵詞】電力系統(tǒng);電力電子技術;應用

一、引言

有關電力電子技術，不只囊括傳統(tǒng)技術優(yōu)勢，而且結合了具體情況加以適當調整，在電力系統(tǒng)來中其自身重要性的體現(xiàn)愈發(fā)明顯。通過電力電子技術可對電力系統(tǒng)有關資源優(yōu)化配置并合理利用，充分應用電能資源。通過對傳統(tǒng)電力電子技術的改造實現(xiàn)新型的機電一體化，切實保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。與此同時，在電力電子技術支撐下的機電設備實現(xiàn)了變頻與高頻化，且伴隨電力電子技術的有效發(fā)展，也推動著電力系統(tǒng)的智能化。

二、電力系統(tǒng)中有關電力電子技術的具體應用

（一）靜止同步補償器（如圖1所示）

該設備在電力系統(tǒng)中屬于一種并聯(lián)無功補償裝置。在具體應用中可以吸收或是發(fā)出無功功率，而且其輸出參數(shù)是系統(tǒng)中能夠控制的特殊參數(shù)值。基于功能視角分析，靜止同步補償器也可以作為無功電流源，其主要是由于在構成上這一電力系統(tǒng)設備和無功電流源較為相似，內(nèi)部電流會伴隨變化的負荷電流而發(fā)生變化。同樣因為該特性，在一定程度上改變了電流系統(tǒng)當中的電流損失，減少損失的實際電流量并提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。從應用功能上來看。電力系統(tǒng)應用靜止同步補償器，有助于穩(wěn)固電力系統(tǒng)。針對補償效果，其可以補償電力系統(tǒng)中的損耗，具有相對明顯的實際補償效果。電流狀態(tài)在具體補償環(huán)節(jié)中始終是變化的，在該模式下的無功電流源具有較好的電力系統(tǒng)補償效果。由此可見。靜止同步補償器應用于電力系統(tǒng)，可實現(xiàn)系統(tǒng)無功補償。至于控制方面，無功電流可以隨意控制，可是無功電流并非一成不變，主要是依據(jù)具體的電力系統(tǒng)情況發(fā)生需求性變化。相比其他補償器這一變化的重要性十分顯著，可讓補償器具有更理想的控制性。

（二）應用于新能源發(fā)電

風力、水力、核能與太陽能均是我國當前常見的新能源發(fā)電模式。因為地熱能與潮汐能發(fā)電所占比重相對較小，文章將不對其進行探討。例如在水力發(fā)電與風力發(fā)電時，通過電力電子技術可讓發(fā)電環(huán)節(jié)所涉及的設備更為可靠、穩(wěn)定地運行。在早期所運用的水輪機其主要是通過機械液壓實現(xiàn)調速，不僅簡易可靠而且可以完成基本調速，這種技術在19世紀獲得大力推廣，與此同時，作為機械液壓調節(jié)中心技術的離心擺技術，技術需要消耗大量電能而且效率偏低，可如果擁有調頻變速技術，則能將耗電量有效降低而且提升其運行效率，最大限度提升電能轉化比。而對于調頻技術而言需要調頻器的支持，若從調節(jié)效果來看，超調量偏大、基調過渡較長，執(zhí)行指令信號緩慢等。相比機械調速，電氣調速幾乎不存在類似問題，現(xiàn)階段低壓調頻技術發(fā)展得相對成熟，在市場中出現(xiàn)很多調頻產(chǎn)品，可以有效解決水力發(fā)電過程中的水泵運行效率低的問題。有關太陽能發(fā)電，其也被稱之為光伏發(fā)電。太陽能電池板能發(fā)出電壓在20V左右的直流電，此時則應借助電力電子當中的BOOST電路實現(xiàn)升壓進而逆變?yōu)榻涣麟?。通過微機對電網(wǎng)相位變化進行跟蹤，對電流輸出幅值大小進行調整。降低電網(wǎng)出現(xiàn)的波動。

（三）應用于系統(tǒng)節(jié)能

當今社會存在嚴重能源緊張問題，采取先進現(xiàn)代化電力電子技術助力電力系統(tǒng)節(jié)能，在社會綠色持續(xù)性發(fā)展方面具有積極作用。所謂電氣節(jié)能，其主要指的是在電氣設備運行中應用電力電子技術，實現(xiàn)節(jié)約資源、提升資源應用率的方式。從而滿足社會發(fā)展針對資源提出的具體需求。基于企業(yè)發(fā)展視角分析，應用電力電子節(jié)能技術，在一定程度上能減少企業(yè)用電費用的支出?；诿癖娨暯浅霭l(fā)，在電力系統(tǒng)中應用自動節(jié)能技術，究其本質屬于惠民工程，不僅可以為民眾提供優(yōu)質電力服務而且能減少家庭支出的電費，為人們提供更好的用電環(huán)境。例如，空調系統(tǒng)節(jié)能，在三星空調中所運用的電力電子節(jié)能技術，就呈現(xiàn)十分理想的電力節(jié)能性能，其依據(jù)常規(guī)的空調啟動技術，運用Turbo特保強力制冷（制熱）技術，可以快速穩(wěn)定空調啟動。三星空調在使用Turbo功能后的再啟動階段可縮短40%左右的溫度設定達到時間，而且可以將“回流空調”戰(zhàn)略全面啟動。將數(shù)碼控制獨立送風系統(tǒng)應用在空氣回流控制系統(tǒng)中，這一系統(tǒng)可以依據(jù)風力強弱及時調節(jié)。另外，其中的三維出風系統(tǒng)也轉變了以往壁掛式空調模型，一方面增加了空調送風距離，一方面也提高了空調使用效率。最重要的是這項技術的研發(fā)，還可以使用在航天、汽車等相關領域。

（四）有源濾波器（如圖2所示）

電力電子技術在電力系統(tǒng)的配電環(huán)節(jié)中體現(xiàn)著較強的使用價值，其中最具代表性的莫過于有源濾波器的應用。因為由于有源濾波器能夠實現(xiàn)補償無功與動態(tài)抑制諧波，應用這種類型的電力電子設備能有效解決以往電力系統(tǒng)中在配電方面存在的問題，而且還可以依據(jù)諧波實際狀況加以有效調整。體現(xiàn)更強大的無功補償效果。在實際使用過程中，有源濾波器需進行電源供電。這樣也可以結合自己的有關程序對有效動態(tài)補償加以設定，和以往固定補償模式相比，這種設備體現(xiàn)著更突出的應用價值。同時，在配電網(wǎng)整體穩(wěn)定運行方面有源濾波器的應用也表現(xiàn)一定的應用價值，如讓配電更具穩(wěn)定性、提高電力服務質量等，可以為用電客戶創(chuàng)造更好的用電條件。在我國電力配電系統(tǒng)中擁有廣闊前景。

（五）高壓直流輸電技術

不僅可以通過柔性交流輸電技術（FACTS）應用在輸電系統(tǒng)運行中有效控制整個輸電過程，同樣也可以通過高壓直流輸電技術對其進行改進優(yōu)化，其依然可以呈現(xiàn)相對理想的節(jié)能高效水平。應用這一技術應首先通過換流閥轉變電流，讓原本的交流電變?yōu)橹绷麟?，在此基礎上有效傳輸直流電，由于采取相同的高壓輸送模式，在這一過程中也會呈現(xiàn)可觀的節(jié)能效果。在實際應用高壓直流輸電技術時，還能表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，幾乎不受到來自干擾因素的威脅，不僅有利于電網(wǎng)互聯(lián)而且具有更突出的作用效益;有效應用該技術還可以有效控制電流，滿足各個區(qū)域具體供電需求，在提高可控性的同時提高輸電效果;對于線路布置而言，應用這一輸電模式同樣可以節(jié)省線路布置。也可以提高經(jīng)濟性。

三、電力系統(tǒng)應用電力電子技術的前景設想

現(xiàn)下，電力電子技術已大范圍應用在電力系統(tǒng)諸多環(huán)節(jié)中，不僅讓電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，而且能對電能質量加以改善，未來電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用需關注以下兩點：

（一）調節(jié)電能質量

關于電力電子技術，其中的動態(tài)無功補償裝置以及功率因素調節(jié)能有效限制系統(tǒng)諧波，對于用戶需要的無功加以補償，從而確保電網(wǎng)的電能質量始終處在穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)階段，我國一些電網(wǎng)提出通過SVG強化電壓穩(wěn)定性，以最近電壓逼近或是載波移相的方法對電網(wǎng)中存在的諧波進行抑制。上述方面依然處在理論階段，文章認為在未來必然會實現(xiàn)應用于實際。

（二）革新變壓器

我國現(xiàn)下的變壓器主要是工頻變壓器，可是這種變壓器實際效率偏低，需要由專人進行檢修。但是高頻變壓器不僅質量輕而且體積小，效率也更高，能采取相應的故障監(jiān)測技術，在一定程度上有利于降低人力資源與物質資源的投入。高頻變壓器是必然發(fā)展趨勢。以當前我國所持有的技術，電網(wǎng)中低頻變壓器依然處在十分重要的位置，特別是功率較大的電力變壓器，但伴隨高速發(fā)展的IGBI有望改善這一狀況。等到未來技術成熟便能將高頻變壓器徹底取替工頻變壓器。

四、結論

電力電子技術的應用及發(fā)展，針對我國電力系統(tǒng)建設而言起到里程碑式的作用。基于不斷進步的電力技術與計算機技術，其也在不斷汲取新技術的優(yōu)勢從而推動自身發(fā)展。但因為當前仍處在發(fā)展過程中，所以電力電子技術應用于電力系統(tǒng)中的效果與預先設計要求存在一定差距。怎樣在電力系統(tǒng)中讓電力電子技術充分發(fā)揮作用，應著眼于技術自身與電子設備的優(yōu)化革新，積極探索和不斷發(fā)展電力電子技術，助力于電力生產(chǎn)質量的提高，將對生產(chǎn)成本投入讓電力系統(tǒng)獲得更多經(jīng)濟效益。