電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用

田富豪 北京市華北電力大學

引言

電力電子技術(shù)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、信息處理領(lǐng)域乃至交通領(lǐng)域中的應用程度不斷加深，其應用范圍也在不斷拓展，尤其是在電力系統(tǒng)領(lǐng)域之中如圖1，電力電子技術(shù)的應用優(yōu)勢越發(fā)明顯，現(xiàn)如今電力電子技術(shù)已成為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)。

圖1 電力電子技術(shù)的應用領(lǐng)域

一、電力電子技術(shù)的特征

(1）電力電子技術(shù)的應用具備良好的應用穩(wěn)定性，將其應用至電力系統(tǒng)之中，可保證電力系統(tǒng)的高效安全運行。

(2）電力電子技術(shù)的可應用范圍廣，技術(shù)應用性能優(yōu)勢突出，因此作為電力系統(tǒng)的主要支撐部分進行應用還能融入更多的現(xiàn)代科學技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)性能的綜合發(fā)展。

二、電力電子技術(shù)應用于電力系統(tǒng)中的價值

1.應用于自動監(jiān)控

電力電子技術(shù)中的智能化功能，可幫助該技術(shù)順利應用至電氣運行管理設(shè)備中，借助電力電子技術(shù)構(gòu)建的計算機控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)管理者需求的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)共享功能，便于管理者對相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比研究，以此為基礎(chǔ)提出相應的解決策略，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化控制，減少電力系統(tǒng)的高負荷運行的機率的產(chǎn)生。

2.應用于故障排查

在電力系統(tǒng)設(shè)備故障排查工作中應用電力電子技術(shù)，能夠保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行。電力系統(tǒng)的設(shè)備類型相對較多，而不同工程設(shè)備的性能要求也存在極大的差異，借助電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對于電力系統(tǒng)設(shè)備的協(xié)同管理，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運行中可能存在的故障問題進行排查。

三、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應用

1.控制靈活、形式多樣的發(fā)電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)各機組必須嚴格同步，只能實現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)，供電模式單一。而將電力電子技術(shù)應用于電力系統(tǒng)中，可實現(xiàn)出力動態(tài)調(diào)節(jié)的需求，同時實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的形式多樣性。如通過配置晶匣管控制電控器以及靜止同步補償器等構(gòu)成的靜止無功補償系統(tǒng)，通過對功角和出口電壓的調(diào)節(jié)實現(xiàn)輸出有功與無功的調(diào)整，從而確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

2.潮流可控、安全穩(wěn)定的輸電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電系統(tǒng)潮流分布只能由系統(tǒng)阻抗決定，而在電力系統(tǒng)中應用統(tǒng)一潮流控制器，通過在交流輸電線路中注入大小與相位都可控的等效電源，改變電網(wǎng)的潮流分布，可滿足電力市場發(fā)展的需求；采用高壓直流輸電技術(shù)，用可控整流和有源逆變的方式實現(xiàn)兩個交流電網(wǎng)的互聯(lián)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的非同步聯(lián)網(wǎng)，而且直流輸電輸送的有功功率和換流器消耗的無功功率均可由控制系統(tǒng)進行控制，改善交流系統(tǒng)的運行性能，必要時可實現(xiàn)潮流的快速反轉(zhuǎn)，從而滿足遠距離、大功率、高電壓電能傳輸?shù)男枨蟆?/p>

3.模式多樣、質(zhì)量可控的配電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量只能實現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)，而將電力電子技術(shù)應用于變電站中，尤其是固態(tài)變壓器的應用受到廣泛關(guān)注。固態(tài)變壓器通過電力電子變流器和高頻變壓器實現(xiàn)電壓變換和能量傳遞及控制，以取代傳統(tǒng)的工頻變壓器。供電質(zhì)量高，具備無功補償能力，頻率變換，輸出相數(shù)變換以及便于自動監(jiān)控等優(yōu)點，實現(xiàn)了動態(tài)電能質(zhì)量控制的需求，分布電源技術(shù)發(fā)展與應用的需求，動態(tài)電能質(zhì)量的需求。

4.可控性好、高效節(jié)能的用電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)負載電力調(diào)節(jié)特性差，負載電能利用效率低。電力電子技術(shù)中的電動機變頻調(diào)速、中頻感應加熱、電力電子鎮(zhèn)流器、開關(guān)電源等設(shè)備通過適當方式進行連接，形成有機整體，確保電力系統(tǒng)在任何時刻都能夠產(chǎn)生足夠的電能滿足系統(tǒng)負荷的要求。實現(xiàn)用電設(shè)備控制特性和節(jié)能與環(huán)保的需求。

四、結(jié)語

總而言之，現(xiàn)如今的智能化技術(shù)發(fā)展水平不斷增加，電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展空間潛力巨大。在電力系統(tǒng)中應用電力電子技術(shù)可有效提升電力系統(tǒng)的協(xié)同效應，降低電力系統(tǒng)運行維護的成本，同時也給電力系統(tǒng)功能的開發(fā)提供平臺，為此需加大電力電子技術(shù)的應用程度，充分發(fā)揮電力電子技術(shù)的應用價值，給我國電力系統(tǒng)的智能化、多元化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。