電力電子技術(shù)在新能源發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用

張曉斌

摘要：新能源時(shí)代作為我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中能源創(chuàng)新的主要應(yīng)用背景之一，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能、實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。從目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)來看，電力電子技術(shù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也是整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展水平具有十分重要的作用。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，如何將電力電子新技術(shù)與系統(tǒng)創(chuàng)新相結(jié)合是一項(xiàng)艱巨的工作，需要工程運(yùn)營(yíng)商的配合。在實(shí)際加工中，結(jié)合綜合分析各種技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用，進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，提高協(xié)同加工水平。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；新能源；發(fā)電領(lǐng)域；應(yīng)用

導(dǎo)言：當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背后，存在著許多問題。隨著電力需求的不斷提高，傳統(tǒng)煤、氣等能源的消耗也在同步增長(zhǎng)。同時(shí)，火電廠、火電廠、核電站污染物排放量大幅增加。如今，越來越嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)象與之無關(guān)。人們對(duì)能源的需求增加了，也對(duì)生態(tài)環(huán)境治理提出了更高的要求。面對(duì)這種形勢(shì)，風(fēng)能和太陽(yáng)能已成為極具發(fā)展前景的新能源。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電來說，其低污染、小損失、可再生和可循環(huán)利用的特點(diǎn)使得風(fēng)力發(fā)電的潛力無限。在能源緊缺、污染嚴(yán)重的情況下，風(fēng)力發(fā)電是一條重要的改善途徑。電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以提高風(fēng)力發(fā)電對(duì)元件、控制、傳輸?shù)确矫娴囊?。是風(fēng)電推廣的重要保證。

1新能源領(lǐng)域應(yīng)用電力電子技術(shù)意義1.1有利于對(duì)新能源轉(zhuǎn)化耗損有效降低

在電力電子技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用中，一些技術(shù)人員會(huì)在一定程度上忽視動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)，從而進(jìn)一步降低能量轉(zhuǎn)換效率。雖然借助電力電子技術(shù)，可以提高功率轉(zhuǎn)換效率，但另一方面也容易造成資源浪費(fèi)和較大的損失。同時(shí)，借助電力電子技術(shù)，風(fēng)能、太陽(yáng)能等其他新能源可以轉(zhuǎn)化為電能。在節(jié)能的基礎(chǔ)上，還可以減少環(huán)境污染的發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用電力電子技術(shù)還可以降低電網(wǎng)的諧波含量和在線能量損耗?；谝陨喜煌膬?yōu)勢(shì)，電力電子技術(shù)在未來將有更大的發(fā)展空間。為了提高新能源轉(zhuǎn)換的效率和質(zhì)量，提高能量轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，減少能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗；現(xiàn)階段，我國(guó)電力電子技術(shù)的發(fā)展還需要投入大量的財(cái)力、物力和人力，加強(qiáng)研究力度，針對(duì)不同方面的不足，相關(guān)研究人員需要結(jié)合實(shí)際情況繼續(xù)探索和實(shí)踐，以促進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展提高電能利用效率大力發(fā)展我國(guó)新能源經(jīng)濟(jì)。

1.2有利于對(duì)應(yīng)用新能源的穩(wěn)定性提升

在新能源領(lǐng)域，風(fēng)能是重要的組成部分之一，它可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)換率。目前，我國(guó)許多企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了風(fēng)機(jī)暫態(tài)電壓的重要性，但對(duì)其機(jī)理的研究仍需進(jìn)一步完善。為了有效提高新能源應(yīng)用的穩(wěn)定性，必須科學(xué)合理地應(yīng)用電力電子技術(shù)。我國(guó)相關(guān)研究人員在光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究方面取得了一定的成果，但仍需進(jìn)一步深入開展研究工作，深入分析和認(rèn)識(shí)存在的問題，并結(jié)合有效措施改進(jìn)相關(guān)問題。此外，相關(guān)工作人員還需要注意對(duì)技術(shù)應(yīng)用過程中存在的共性問題進(jìn)行總結(jié)和總結(jié)，從而有效提高應(yīng)用功能效果。

1.3有利于推動(dòng)發(fā)展新能源領(lǐng)域

電能的轉(zhuǎn)換和控制是電力電子技術(shù)的主要作用，因此其在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用主要是電能的有效轉(zhuǎn)換。一般來說，控制電路、轉(zhuǎn)換電路和電力電子是電力電子技術(shù)的主要組成部分。電子技術(shù)和電氣技術(shù)的質(zhì)量和效率與電力電子技術(shù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著密切的關(guān)系。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，上述不同方面的技術(shù)發(fā)展也逐漸成熟，實(shí)踐工作也越來越深入?，F(xiàn)代控制理論與電力電子技術(shù)的關(guān)系也越來越密切。在微電子技術(shù)、電氣工程和材料科學(xué)領(lǐng)域，電力電子技術(shù)也發(fā)揮著多方面的作用。同時(shí)，在電力電子技術(shù)的應(yīng)用過程中，也有一些與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新，為新能源領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)和支撐。

2新能源時(shí)代電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的必要性分析

綜上所述，有效發(fā)現(xiàn)電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先，時(shí)代的發(fā)展要求電力電子技術(shù)的高效利用。在新能源時(shí)代，積極推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展效率是十分必要的。電力電子技術(shù)作為當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，積極結(jié)合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)和需求，結(jié)合新技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其次，電力電子技術(shù)在新能源時(shí)代的應(yīng)用是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的重要橋梁。我國(guó)在風(fēng)電系統(tǒng)建設(shè)方面取得了突出成績(jī)，但如何促進(jìn)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定協(xié)調(diào)運(yùn)行，還需要從技術(shù)層面進(jìn)行創(chuàng)新和完善。電力電子技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)積極結(jié)合新能源時(shí)代的發(fā)展需要，加強(qiáng)電力電子技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，建設(shè)高效、國(guó)際化的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，這是我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的必然要求實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的制度。

3電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電力電子技術(shù)改造

21世紀(jì)初，失速或主動(dòng)失速是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要控制方式。這種控制方式并沒有形成足夠穩(wěn)定和優(yōu)越的輸出功率，因此，隨著應(yīng)用研究的不斷加強(qiáng)，它已逐漸退出應(yīng)用行列。目前，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的發(fā)電系統(tǒng)，優(yōu)化了發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行方式。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是電力電子技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物。雙饋異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部配置中采用的DFIG系統(tǒng)顯示出節(jié)能、提高傳動(dòng)質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。在雙饋發(fā)電機(jī)中，電力電子變換器與多級(jí)同步電動(dòng)機(jī)同時(shí)加載。變速箱不再需要調(diào)速，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)得到優(yōu)化。

3.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能的電力電子技術(shù)改造

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需要克服和解決的最大問題是風(fēng)速和風(fēng)向的不穩(wěn)定性。在需要大規(guī)模推廣風(fēng)能的時(shí)期，無法保證足夠的風(fēng)量。這就需要更成熟的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的存儲(chǔ)，從而保證發(fā)電和供電的穩(wěn)定。目前，世界上的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)基本上是以電池為基礎(chǔ)的，具有安裝方便、儲(chǔ)能速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前，超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能也被認(rèn)為是行業(yè)內(nèi)儲(chǔ)存風(fēng)能的最佳方式之一。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件，超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能技術(shù)還不夠成熟，不能廣泛推廣。面對(duì)風(fēng)力發(fā)電隨機(jī)性的特點(diǎn)，采用不間斷電源已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能的關(guān)鍵考慮技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí)，不間斷電源可以繼續(xù)提供電流。如果結(jié)合不間斷電源的結(jié)構(gòu)，結(jié)合脈沖寬度調(diào)制技術(shù)、絕緣柵雙極晶體管等現(xiàn)代電力電子器件，可以幫助風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獲得高效、高性能的儲(chǔ)能。尤其對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的風(fēng)電系統(tǒng)，UPS的運(yùn)行是非常必要的。

3.3風(fēng)力發(fā)電輸電的電力電子技術(shù)應(yīng)用

由于風(fēng)力發(fā)電主要依靠風(fēng)力資源提供動(dòng)能，許多發(fā)電機(jī)組距離較遠(yuǎn)，因此在發(fā)電機(jī)組、調(diào)度中心和用戶之間的電力傳輸方面存在很大的問題。目前，交流輸電的主要方式仍然不足。目前，風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)開始研究HVDC技術(shù)，即HVDC技術(shù)，通過異步并網(wǎng)產(chǎn)生優(yōu)越的結(jié)構(gòu)比，對(duì)環(huán)境要求不高，且發(fā)電出力和投資的性價(jià)比較高。HVDC技術(shù)融合了大量電力電子技術(shù)，通過IGBT晶體管和GTO晶閘管發(fā)揮著積極的作用。同時(shí)，PWM等電子技術(shù)的應(yīng)用使得風(fēng)力發(fā)電的HVDC出現(xiàn)了低輸入、高質(zhì)量的特點(diǎn)，這無疑將促進(jìn)HVDC技術(shù)的推廣?；贖VDC技術(shù)的輕型HVDC技術(shù)也將成為一種重要的考慮方案，它可以控制海區(qū)風(fēng)電場(chǎng)形成的交流電網(wǎng)與當(dāng)前主電網(wǎng)之間的異步，降低故障概率?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)應(yīng)用的風(fēng)電輸電技術(shù)還包括柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)的結(jié)合，全面控制系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，有效地提高了系統(tǒng)的傳輸容量和穩(wěn)定性。

3.4風(fēng)力發(fā)電電磁波補(bǔ)充使用

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電磁波補(bǔ)充技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，首先是靜止無功補(bǔ)償器。該技術(shù)是目前國(guó)際上應(yīng)用較為先進(jìn)的技術(shù)，借助于各種高頻開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)有效的控制和無功補(bǔ)償。其次，采用APF。在實(shí)際應(yīng)用中，如果元件斷裂，可以有效地轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，提高無功控制水平，有效地補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行中的電流和電壓，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語

傳統(tǒng)化石能源的全球性短缺使新能源發(fā)電走上了時(shí)代的前列。但是，新能源發(fā)電的間歇性和低能量密度有待改善。電力電子技術(shù)在新能源發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用，有效地改善了這些問題。它不僅可以使新能源發(fā)電的輸出持續(xù)穩(wěn)定，而且可以通過諧波治理來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率，改善電能質(zhì)量，為新能源發(fā)電提供了良好的發(fā)展前景。

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