探討智能電網(wǎng)中的電力電子技術

施小鋼

摘 要：本文闡述了智能電網(wǎng)的概念，探討了電子電力技術在智能電網(wǎng)中的應用，分析了在不同情況下智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比具有的優(yōu)點，并對智能電網(wǎng)存在的問題進行了分析，以求能為同行帶來一定的參考。

關鍵詞：智能電網(wǎng) 電力 電子

1、智能電網(wǎng)的概念

“智能電網(wǎng)”是利用計算機硬件、軟件以及電力電子技術把傳統(tǒng)電網(wǎng)的人力資源、設備有機的結合起來的一種現(xiàn)代化電網(wǎng)，具有智能化、數(shù)據(jù)化、信息化的特點。智能電網(wǎng)與國家傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，有著很大的差異：傳統(tǒng)電網(wǎng)會根據(jù)各個地區(qū)的不同情況設計出統(tǒng)一的輸電網(wǎng)絡，通過傳統(tǒng)線路把設備和硬件聯(lián)系起來，這種方式在自然條件惡劣、災害頻發(fā)的地區(qū)可能造成重大損失。在復雜多變的環(huán)境下有多樣的電力需求，傳統(tǒng)的電網(wǎng)硬件系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足這種需求。正因如此，智能電網(wǎng)應運而生，其利用自身先進的特點可以高效低成本的調(diào)整出在不同條件下需要的不同要求，智能電網(wǎng)的關鍵作用尤為突出的體現(xiàn)在利用自身的智能化系統(tǒng)對電力統(tǒng)計、電力分配上。智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中帶來的優(yōu)點，極大地節(jié)約了人力資源和財力資源，目前國際上許多國家都先后發(fā)展了自己的智能電網(wǎng)，我國的智能電網(wǎng)起步較晚，雖然已經(jīng)取得了比較不錯的成績，但是種種跡象表明，進一步發(fā)展智能電網(wǎng)刻不容緩。

2、智能電網(wǎng)中先進電子電力技術的作用

2.1優(yōu)化電網(wǎng)，保持電網(wǎng)穩(wěn)定

智能電網(wǎng)中先進電子電力技術的應用，首先可以智能監(jiān)控電力系統(tǒng)，保證供電輸電安全；其次，在此基礎上可以大幅提升反應速度，使輸電能力得到提升，能夠滿足用戶更高的要求；然后，不同區(qū)域的用電環(huán)境不同，在惡劣的自然條件下，智能電網(wǎng)能夠有效及時的應對突發(fā)情況，做出最合適的調(diào)整；最后，因為面臨著成千上萬的用戶，用電需求不盡相同，智能電網(wǎng)可以及時調(diào)整，保證用電系統(tǒng)正常運行。

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，電網(wǎng)系統(tǒng)必定朝著大電網(wǎng)互聯(lián)的方向發(fā)展，應用電力電子技術可以高效的調(diào)控電網(wǎng)系統(tǒng)，使得電網(wǎng)系統(tǒng)的應變能力得到提高、穩(wěn)定性得到很好的保障。

2.2利用可再生資源

隨著化石能源的枯竭，對可再生能源的開發(fā)利用顯得尤為重要，其中風能、太陽能越來越多的應用在發(fā)電領域里面，在今后的資源發(fā)展過程中扮演著重要的地位。目前在我國的西北一些地區(qū)已經(jīng)開始大規(guī)模利用風能和太陽能發(fā)電，由于技術發(fā)展水平的限制，利用這兩種清潔能源發(fā)電的過程中，依舊存在著利用率不高、容易受影響等問題，同時在能量轉化過程中還需要大功率的變壓器進行變壓，進而影響電網(wǎng)系統(tǒng)，對電網(wǎng)運行安全造成影響。然而，先進的電力電子技術運用到電網(wǎng)系統(tǒng)過程中后，可以有效的平衡電力生產(chǎn)與用電器之間的關系，協(xié)調(diào)高功率變壓器及儲電設備間的關系，這樣提高資源利用效率的同時還能保證電能的大量存儲。

2.3優(yōu)化資源配置

電能也是一種能源，作為一個發(fā)展中國家，我國的工業(yè)發(fā)展還不夠完善，在工業(yè)快速發(fā)展的過程中，對用電質(zhì)量的要求也越來越嚴格，在發(fā)展的過程中電力資源的重大意義顯而易見。與傳統(tǒng)的化石能源相比，電能是一種清潔能源，所以，可以利用電力電子技術提升電力系統(tǒng)配電效率，合理優(yōu)化社會資源，使社會資源變得更均衡，提升用戶用電體驗。

3、智能電網(wǎng)中電力電子技術的應用

3.1電力電子器件

電力電子器件包括一些半導體的半控或全控器件組，比如：GTR、MOS、IGBT、MOSFET等。因為電力系統(tǒng)要面臨各種各樣的惡劣天氣，自然災害等，就需要這些電力電子器件具有很高的可靠性，很好的適應惡劣條件的能力，在面對雷電等干擾時能夠具有一定電氣隔離能力，可以承受短時的強壓強流，電力電子器件控制下的智能電網(wǎng)具有傳統(tǒng)電網(wǎng)不具備的安全性、自愈能力、交叉性、能有效配置清潔能源。

3.2柔性交流輸電技術

在具有電力電子器件的電力系統(tǒng)設備上，應用了這項技術，柔性交流輸電技術把現(xiàn)代控制技術和傳統(tǒng)控制工藝有機的結合起來，能夠快捷靈活的控制交流送電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構。應用這種技術，在大大強化電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的同時還大幅度提升了線路送電水平。為了實現(xiàn)高壓輸變電的基礎，應當首要考慮分布式能源和新能源的接入問題，使智能電網(wǎng)能夠穩(wěn)定建立，從而使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，進一步在輸電過程中有效降低損耗。另外，智能電網(wǎng)的高度靈活性和穩(wěn)定性還體現(xiàn)這項技術里面，因為高性能、大功率的電力電子器件構成了可控電網(wǎng)設備，實現(xiàn)了對原始電網(wǎng)的控制。

3.3高壓直流輸電技術的應用

這項技術在遠距離大容量送電上具有很大的優(yōu)勢，因為其除了輸電過程是直流電之外，其他步驟都是交流電。經(jīng)過轉換站把直流電轉換成直流電，即將到達終點的直流電經(jīng)過逆變器轉換成交流電。在這些過程中把電容點和輸電距離都提升了，所以這種技術在很大程度上減小了輸電走廊，一般來說高壓直流輸電電路具有很小的電阻，這樣系統(tǒng)就不會有太大的損耗。在很大范圍內(nèi)，已經(jīng)運用上了高壓直流輸電技術，已經(jīng)建設了多個超高壓的直流輸電工程，以后，這個工程還會引入到煤炭發(fā)電和水力發(fā)電等基地當中。通過高壓輸電系統(tǒng)的應用，可以有效的解決資源分布不平衡的問題。

3.4超高壓直流輸電技術的應用與發(fā)展

超高壓直流輸電技術在很多方面具有優(yōu)勢并且得到了廣泛的使用，例如：遠距離大容量輸電、異步聯(lián)網(wǎng)、海底電纜等。特高壓直流輸電可以降低系統(tǒng)損耗，提高送電經(jīng)濟性，為能源分布不均、資源配置的優(yōu)化提供了有效的途徑。

4、智能電網(wǎng)面臨的主要挑戰(zhàn)

首先，是如何使資源配置最優(yōu)化的問題。雖然我國是一個自然資源非常豐富的國家，資源儲備總量很大，但是人均占有量卻比其他國家落后很多，而且在全國各地的分布非常不平衡，在中東部地區(qū)集中著大量消耗電能的工業(yè)區(qū)，而自然資源主要分布在偏遠的第三階梯以及部分第二階梯上。這樣，在中東部地區(qū)用電的輸送距離變得很長，規(guī)模變得很大，目前針對這種情況沒有能從技術上根本解決的方法，造成了電能的浪費，利用效率不高的現(xiàn)象。因此，智能電網(wǎng)面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)就是解決資源優(yōu)化配置的問題，亟待優(yōu)化能源結構，把能源利用效率提高，尤其是上面提到的可再生資源。其次，也是最重要的安全問題，隨著人們生活水平的不斷提高，用電需求也日益增長，為了滿足人們的用電需求，需要建設更高電壓水平、更大規(guī)模的混合電網(wǎng)，目的就是保證國民的用電穩(wěn)定和安全。

結束語

當今社會，科技迅速發(fā)展，電力電子技術也在一定程度上可以提高電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用。并且先進的電力電子在智能電網(wǎng)中的應用可以使電力系統(tǒng)逐漸完善并不斷成熟，進而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。實際生活中，相關部門和企業(yè)應該更好的強化對電子電力技術的研究，多培養(yǎng)一些研究這個的研究人員，更加深入的研究電子電力在智能電網(wǎng)中的應用，為我國電力行業(yè)的發(fā)展提供保障。這篇文章分析了智能電網(wǎng)中電力電子技術的應用，但是有一定的局限性，希望與本文有關的人員能夠重視這個問題。通過科學有效的方法推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。

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