先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

王勛

摘 要：我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)了我國(guó)人民日常生活的信息化、自動(dòng)化發(fā)展。將科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到電網(wǎng)建設(shè)中，有利于促進(jìn)智能電網(wǎng)的形成。先進(jìn)電力電子技術(shù)包括FACTS、直流輸電技術(shù)、電能技術(shù)、能量轉(zhuǎn)化技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)上運(yùn)用的必然性進(jìn)行全面分析，并通過(guò)具體的先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用說(shuō)明該技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)建設(shè)；智能電網(wǎng)；電力電子技術(shù)

現(xiàn)今社會(huì)的發(fā)展現(xiàn)狀是日漸減少的資源和人們逐漸增加需求的矛盾越來(lái)越突出。這種矛盾導(dǎo)致資源在現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展中越來(lái)越重要。科學(xué)利用現(xiàn)有資源使其發(fā)揮最大價(jià)值是促進(jìn)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然要求。先進(jìn)的電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，提高了智能電網(wǎng)的建設(shè)速度。智能電網(wǎng)的建設(shè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的長(zhǎng)期任務(wù)。因此，發(fā)展先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)下的應(yīng)用存在必然性。

1 發(fā)展先進(jìn)電力電子技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)的促進(jìn)作用

先進(jìn)的電力電子技術(shù)促進(jìn)了國(guó)家電網(wǎng)智能化發(fā)展。從而改善了電網(wǎng)輸送電力的環(huán)境，提高了電網(wǎng)輸送電力時(shí)的安全性，使其在面對(duì)較大的環(huán)境災(zāi)害、自然災(zāi)害時(shí)在最大程度上減少不必要的損失。因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)方面，先進(jìn)的電力電子技術(shù)有著不可替代的作用。一方面，資源具有有限性，面對(duì)有限的資源使能源資源利用率最大化成為重點(diǎn)。先進(jìn)的電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用整合了地區(qū)不平衡的電力資源，控制資源的使用程度，促進(jìn)資源中可再生能源的利用率。隨著電網(wǎng)電力的傳送質(zhì)量的關(guān)注度日漸提高，現(xiàn)今的電力電子技術(shù)難以提高電網(wǎng)電力的質(zhì)量的。先進(jìn)技術(shù)可以改善配電效率使之逐步提升，形成高效、平穩(wěn)的電力配送系統(tǒng)，從而提高電網(wǎng)電力質(zhì)量。另一方面，先進(jìn)技術(shù)在智能電網(wǎng)的使用加大了配電工作者對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備的依賴程度，增加了系統(tǒng)設(shè)備的可信度和安全度。技術(shù)的運(yùn)用使能源對(duì)環(huán)境的污染大大降低，促進(jìn)了能源的利用率，提高了環(huán)境質(zhì)量，在保護(hù)環(huán)境方面起到不可替代的作用。

2 具體的技術(shù)在建設(shè)智能電網(wǎng)的應(yīng)用及作用

2.1 智能電網(wǎng)中FACTS技術(shù)的應(yīng)用情況

電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中需要平穩(wěn)的電壓，高速的輸送能力和強(qiáng)大的兼容能力。靈活交流輸電設(shè)備也稱SVC技術(shù)其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，提高了電壓的平穩(wěn)性、增強(qiáng)了電網(wǎng)對(duì)電力的輸送能力、增強(qiáng)了電力系統(tǒng)對(duì)低頻振蕩的抵御能力。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)努力，我國(guó)已經(jīng)掌握了這門(mén)先進(jìn)技術(shù)，并將其廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)建設(shè)中。FACTS技術(shù)還包括可控性串補(bǔ)技術(shù)，其擁有靈活交流輸電設(shè)備的多數(shù)功能，且可控性串補(bǔ)技術(shù)在控制次同步諧振、減低輸電過(guò)程中電力的消耗方面優(yōu)于靈活交流輸電設(shè)備。因此，現(xiàn)今的電網(wǎng)逐步將可控性串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè)中去。可控性串補(bǔ)技術(shù)稱之為T(mén)CSC技術(shù)。其技術(shù)的發(fā)展使電網(wǎng)輸電能力進(jìn)一步提高，輸電消損進(jìn)一步降低是國(guó)家電力技術(shù)的先進(jìn)代表。我國(guó)在為減少輸電過(guò)程中的能源消耗投入大量資金，使可控性串補(bǔ)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。現(xiàn)今，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使智能電網(wǎng)有了較大的改觀。

2.2 直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)方面的作用

2.2.1特高壓直流輸電技術(shù)

隨著我國(guó)電網(wǎng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，海底、高原逐步建立電網(wǎng)系統(tǒng)。這些環(huán)境條件可控性差，涉及范圍廣的地區(qū)對(duì)發(fā)展智能電網(wǎng)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。特高壓直流輸電技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)中可以根據(jù)環(huán)境的不同節(jié)省輸電走廊，增加輸電過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益使我國(guó)進(jìn)一步解決能源分布不均，使用程度不平衡的問(wèn)題。近年，在寧東-山東直流工程建設(shè)中660kV上下的特高壓直流輸電工程的完工，創(chuàng)造了單閥串連晶閘管級(jí)的數(shù)量工程之最[ 1 ]。使我國(guó)在特高壓直流技術(shù)在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位，進(jìn)一步擴(kuò)大了我國(guó)在建設(shè)智能電網(wǎng)方面的影響力。

2.2.2柔性直流技術(shù)

柔性直流技術(shù)是現(xiàn)今最為環(huán)保，靈活多變的直流輸電技術(shù)。其技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)電壓源換流器、可關(guān)斷電力電子器件絕緣柵雙極晶體管其中交換器使用換相方式可四象限運(yùn)動(dòng)且有功、無(wú)功功率獨(dú)立控制[ 2 ]。這樣的交換器使并聯(lián)多端直流輸電系統(tǒng)在輸電過(guò)程中在控制電力變得高效、容易。因此，柔性直流技術(shù)被廣泛應(yīng)用到大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠以保障風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。我國(guó)對(duì)于柔性直流技術(shù)的研究處于初步嘗試階段，今后的發(fā)展應(yīng)以高水平、智能化、多方面的方向發(fā)展，建設(shè)世界級(jí)柔性直流輸電工程。

2.3 電能技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)的作用

電能技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)是通過(guò)有源電力濾波器、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器、配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器等基礎(chǔ)設(shè)備完成的。然而，我國(guó)電能技術(shù)的發(fā)展仍存在諸多難以解決的技術(shù)性問(wèn)題。發(fā)展現(xiàn)狀還停留在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、高校研究、構(gòu)建模型、仿真模擬階段。若將其運(yùn)用到智能電網(wǎng)中就必須建立與電能質(zhì)量相適應(yīng)的、正規(guī)、完整的電能質(zhì)量體系。還要逐步完善相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、增加法律條款。明確電能質(zhì)量在智能電網(wǎng)中的作用、理解工作原理、熟練操作過(guò)程。利用其特有的功能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算，調(diào)節(jié)用戶與電能使用量之間的關(guān)系。

2.4 在智能電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)化技術(shù)的作用

發(fā)展能量轉(zhuǎn)換技術(shù)是現(xiàn)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。能量轉(zhuǎn)化技術(shù)是將一能量資源通過(guò)一定的物質(zhì)載體和技術(shù)手段進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成另一種需求量大且資源量少的資源。其在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用包括將各種類型可再生資源轉(zhuǎn)化為電能。通過(guò)大規(guī)模間歇性能源轉(zhuǎn)換技術(shù)、聚群功率調(diào)節(jié)器關(guān)鍵技術(shù)研究、規(guī)模化大電流充電技術(shù)、中壓大功率風(fēng)機(jī)變流器技術(shù)、抽水蓄能啟動(dòng)變頻技術(shù)、軌道交通的能源反饋系統(tǒng)、電動(dòng)汽車與電網(wǎng)能量雙向裝換技術(shù)[ 3 ]。這些技術(shù)的運(yùn)用需要完善的能源技術(shù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的支持，以控制能源技術(shù)轉(zhuǎn)化帶來(lái)的不穩(wěn)定因素對(duì)其能源轉(zhuǎn)換效果的影響程度。

3 結(jié)論

靈活交流輸電設(shè)備、靈活的交流輸電技術(shù)、特高壓直流輸電技術(shù)、柔性直流技術(shù)、電能質(zhì)量技術(shù)、能量轉(zhuǎn)化技術(shù)這些技術(shù)和設(shè)備在智能電網(wǎng)中的廣泛運(yùn)用使電網(wǎng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、電網(wǎng)電壓趨于平穩(wěn)、電網(wǎng)工作日趨智能、電能資源逐漸豐富。由此可見(jiàn)，發(fā)展先進(jìn)的電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是發(fā)展我國(guó)智能電網(wǎng)的必要手段，同時(shí)也是保障我國(guó)能源安全的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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