綜述現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的發(fā)展現(xiàn)狀

張振山

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與科技技術(shù)不斷提升，電力電子技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用。本論文主要從電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史開始介紹，講述了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)以及用戶側(cè)的應(yīng)用，對比了未使用電力電子器件以及使用了電力電子器件之后對于電力系統(tǒng)運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)效益差異，并展望未來電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);電力電子技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢

引言

電子技術(shù)作為新興技術(shù)，能夠促進(jìn)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。將電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，可以發(fā)揮其優(yōu)質(zhì)高效的特點，保證電力系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行，同時促進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。

1電力電子技術(shù)的起源與發(fā)展

電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整電子產(chǎn)品流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。上世紀(jì)六十年代至七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用，開啟了電力電子技術(shù)的整流時代，電解、牽引、傳動等工業(yè)得到飛速發(fā)展。七十年代到八十年代，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展迅速。變頻調(diào)速技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?-100赫茲的交流電，GTR和GTO的大規(guī)模使用將電力電子技術(shù)帶入到了逆變時代，但當(dāng)時的逆變還只停留在低頻范圍內(nèi)。八十年代，由于計算機(jī)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路向著超大規(guī)模集成電路迅速邁進(jìn)，因此電力人們想到了將將集成電路與高電壓、大電流結(jié)合到一起。于是，IGBT和MOSFET應(yīng)運(yùn)而生。由此完成了傳統(tǒng)電力電子技術(shù)向現(xiàn)代電力電子技術(shù)跨越。之后，現(xiàn)代電力電子技術(shù)與計算機(jī)通信設(shè)備相結(jié)合，應(yīng)用到了我們生活中的方方面面。

2電子技術(shù)的應(yīng)用作用

2.1提高電能利用率

電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用之后，可以有效整合電能資源，做到對電能的合理使用與分配，進(jìn)而在保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，實現(xiàn)電能的高效、合理利用，極大地提高了電力系統(tǒng)中電能的利用率。

2.2推進(jìn)機(jī)電一體化

電子技術(shù)具備計算機(jī)技術(shù)的各種優(yōu)勢，可以通過電子技術(shù)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行計算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)控制，使得電器設(shè)備的操作更加便捷，進(jìn)而推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。

2.3促進(jìn)電力系統(tǒng)的智能化

未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是電器設(shè)備體積越來越小，響應(yīng)速度越來越快，而電子技術(shù)為這一發(fā)展前景提供了可能。電子技術(shù)的智能化、高頻化和變頻化的實現(xiàn)，能夠有力推進(jìn)電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

3電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)電系統(tǒng)是比較關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，其同樣也需要重點借助于電力電子技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新優(yōu)化，改善發(fā)電性能，提升發(fā)電效率。當(dāng)前電力電子技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用方式比較多，比如發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的靜止勵磁控制就能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的實際效益，其可靠性相對比較高，能夠較好實現(xiàn)對于發(fā)電機(jī)的快速調(diào)整，控制效果同樣也比較理想;變速恒頻勵磁同樣也能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的發(fā)電效率提升優(yōu)化效果，明顯提升發(fā)電有效功率，應(yīng)該圍繞著不同發(fā)電方式進(jìn)行合理布置;此外，變頻調(diào)速技術(shù)等也能夠更好提升發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，尤其是在風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)中，該技術(shù)的應(yīng)用價值極為突出，能夠明顯提高發(fā)電量。

3.2電網(wǎng)間的直流輸電

在電網(wǎng)之間進(jìn)行輸電時總是有相位差異，電壓波動的困擾，由此就發(fā)展出來了直流輸電技術(shù)。在電網(wǎng)之間進(jìn)行輸電時，可以通過背靠背的直流輸電解決交流輸電的困擾。背靠背交流輸電的意思是：先將交流電變換成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并到另一個電網(wǎng)中，可以通過微機(jī)對電網(wǎng)相位和電壓進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而解決相位和電壓問題。其中交流變換成直流是電力電子技術(shù)中的整流，直流變交流是電力電子技術(shù)中的逆變技術(shù)。直流輸電還可以提高輸送電能的速度和功率，正因為有如此多的優(yōu)點，該項技術(shù)在我國迅速普及。

3.3電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)中的使用

節(jié)能環(huán)保是可持續(xù)發(fā)展的重要措施，而且電力系統(tǒng)本身對能源的損耗是非常高的：對于火力發(fā)電來講，能源消耗過高就會浪費(fèi)大量不可再生的煤炭資源，同時對環(huán)境產(chǎn)生更多的污染;風(fēng)力、水力和太陽能發(fā)電的技術(shù)還不夠成熟，占據(jù)我國電力資源的比例較小，更應(yīng)該加入節(jié)能環(huán)保意識，爭取更高的能源轉(zhuǎn)化率。在這一背景下，電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)中得到了廣泛的應(yīng)用：（1）使用電子技術(shù)可以降低傳統(tǒng)火力發(fā)電過程中的能源消耗，通過改良發(fā)電機(jī)或者是控制電動機(jī)速度等方式，能夠?qū)l(fā)電頻率控制的更加精確，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的;（2）傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)由于其中的發(fā)電環(huán)節(jié)眾多，每個環(huán)節(jié)都會帶來電能的損耗，從而導(dǎo)致最終的發(fā)電效率較低;在加入電子技術(shù)之后，能夠有效地減少發(fā)電環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低發(fā)電過程中的能源損耗，最終提高發(fā)電效率。

3.4在配電的應(yīng)用

配電環(huán)節(jié)是確保電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電的基礎(chǔ)。在配電環(huán)節(jié)，借助電子技術(shù)，可以實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的電壓、頻率等指標(biāo)的合理設(shè)置，進(jìn)而使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。電子技術(shù)的不斷發(fā)展，使得配電系統(tǒng)能夠不斷完成技術(shù)創(chuàng)新，提高配電環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性和安全性，提升配電效率，降低電力資源消耗。在電力系統(tǒng)中，配電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵是有效控制電能質(zhì)量，電子技術(shù)的應(yīng)用可以使配電環(huán)節(jié)電能質(zhì)量控制更加精準(zhǔn)，進(jìn)而優(yōu)化整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，提升發(fā)電效益。

3.5微網(wǎng)并網(wǎng)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展的同時，微網(wǎng)逐漸出現(xiàn)在人們的視野中。根據(jù)國家有關(guān)部門規(guī)定，國網(wǎng)必須接受微網(wǎng)向電網(wǎng)輸送的電力，并且給予經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。由于微網(wǎng)的出現(xiàn)使得逆變器的研究愈加火熱，微網(wǎng)必將在未來改變配電網(wǎng)的組織形式。并網(wǎng)逆變器是實現(xiàn)微電網(wǎng)和公用電網(wǎng)鏈接的核心裝置之一。微網(wǎng)并網(wǎng)逆變器在分布式電源并網(wǎng)的過程中占有主要地位，它的存在才使得分布式電源并網(wǎng)變成可能。所以先進(jìn)的逆變器技術(shù)變得十分火爆，對逆變器的要求也越來越高。在未來，微網(wǎng)并網(wǎng)逆變技術(shù)的發(fā)展前景是將組合各種控制方法，以此來達(dá)到多算法復(fù)合控制，在向公共電網(wǎng)輸送能量的同時，進(jìn)行對電網(wǎng)的無功補(bǔ)償和諧波濾除。

4電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)確實能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的作用價值，這也是未來大力發(fā)展電力電子技術(shù)的重要原因，在未來電力系統(tǒng)中運(yùn)用電力電子技術(shù)需要重點圍繞著新能源進(jìn)行深入探討，這也是滿足當(dāng)前節(jié)能需求的重要手段。在新能源開發(fā)中，其確實能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的積極作用，但是同樣也存在著較多的應(yīng)用難題需要解決和克服，尤其是對于發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性，必然需要依托電力電子技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制?；谠摲矫骐娏﹄娮蛹夹g(shù)的有效應(yīng)用，其在當(dāng)前也取得了一定成效，比如超低頻可變頻交流勵磁在新能源發(fā)電中的應(yīng)用就能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的實效性，有助于提升其發(fā)電穩(wěn)定性。

結(jié)語

電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用不僅可以滿足時代的要求，還可以在智能電網(wǎng)中起到更高的效應(yīng)作用。近年來，隨著電子信息技術(shù)的不斷更新，其對智能電網(wǎng)安全運(yùn)營，提高經(jīng)濟(jì)電力電子技術(shù)也有了更高的技術(shù)要求，為了提高其技術(shù)的使用效果，就必須結(jié)合智能電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮我國的經(jīng)濟(jì)與資源的關(guān)系，采取適當(dāng)?shù)姆绞?，加?qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)真正意義上的智能化。充分利用電力電子技術(shù)，提高智能電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量。

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