電力電子技術在微電網中的應用探究

張恒友

摘 要：伴隨著科學技術的發展，電力電子技術的應用越來越廣泛，電力電子技術在微電網中的應用也越來越多。文章簡述了電力電子技術的需求，并根據電力電子技術在微電網中的優點對電力電子技術在微電網中的應用進行了探究。

關鍵詞：電力電子技術；微電網；應用

中圖分類號：U665.12 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0143-02

1 概述

電力電子技術是近年來開始流行的一種新技術，它能夠將多種電力電子器件進行集成，大大地減少了器件的體積，而且集成之后的電子器件工作效率更高，工作頻率可以由傳統的10kHz提升到數千Hz。此外，電力電子技術使得電子器件的操控更為簡單方便，從之前的半控型，改進至現在的全控操作，功能大大加強，而且電力電子技術可以利用軟開關技術，實現對變換器的控制，從而提高變換器的運行效率。電力電子技術的這些獨特技術特點，使得它一經推出，就在電網系統中得到了很好地應用，極大地提升了電網的運行效率與節能效果。

2 電力電子技術的需求

2.1 優化電網及保障大電網安全方面

微電網較之傳統電網一大變化在于反應和適應能力的優化，而這種變化正是通過電力電子技術來實現的。目前我國的電力電子技術在HVDC、FACTS等領域已形成創新突破點，通過提高輸配能力和加快故障檢修時間等途徑初步實現電網適應性優化。但是目前的技術進步。還不能完全覆蓋我國國情下微電網建設對電力電子技術的需求。例如，我國目前電網存在架構薄弱、電網結構復雜、運行數控化程度低、對極端天氣的抵抗能力弱等問題，反映在實際輸配中即輸電和配電領域都存在亟待解決的問題。還需進一步依靠電力電子技術的調控能力，強化電網結構，加大靈活輸配電力方面的研究，建設真正擁有“自愈”能力的微電網，朝著互聯大電網的方向發展。

2.2 促進可再生能源有效利用方面

東北、華北、西北是我國陸上風能和光伏發電資源主要的分布區，預計2020年發電將分別達到100～150GW、20GW的規模，這種規模大且分散的可再生能源所固有的不確定性對電網安全運行提出了更高的要求。要大力發展可再生資源發電，提高清潔能源在全國范圍內發電總量中的比重，首先要解決的難題就是需要進一步提高即時控制力和預控能力，提高所建設的電網對于新能源、清潔能源發電電能的容納性，這就進一步體現了對電力電子技術發展的需求。

2.3 改善電網電能質量與電力市場方面

科學技術進步帶來精細化用電設備對電能質量的要求。電能質量已經成為電力領域受到廣泛關注的問題之一，目前，風電場和光伏發電站等相對火力發電等傳統發電方式較為領先的清潔電能的并網，在提高電網建設可持續水平的同時，對電網質量也造成了影響。如何使用電力電子技術來提高電能質量，如何改善整體電網優化程度，是電力市場對供給提出的現實詰問。

2.4 保障電網電力電子裝置可靠性方面

現階段還沒有健全的針對大規模電力電子裝置的可靠性、經濟性評估的完整體系。評價大規模電力電子裝置時電網的容納性也是一個新的課題，筆者認為需建立電力電子技術模擬平臺，通過模擬挖掘此類裝置的運行特性和規律，提高裝置和電力系統的耦合能力從而提高運行可靠性。

2.5 節能減排技術研究方面

隨著環境污染問題越來越嚴重，節能減排是各大企業應該重視的重要內容，電力企業也是如此。近年來我國對清潔能源的需求逐漸增加，也隨之提高了對環境的要求，所以需要通過電力電子技術來解決這一問題。

3 電力電子技術在微電網中的優點

3.1 優化電網、保障安全

全球范圍來看，電網的穩定性和一定的智能化是不斷追求和發展的大趨勢，要在運用電力電子上取得更好的成果。總體上來說，電網的整體是向著自動化和智能化發展，可以自動實現某些特定功能，在情況發生時，微電網可以根據預案及時排除險情，對情況進行及時示警。要在電網建設和智能網絡應用上去更多的關注整個的微電網建設，更多的從目前的技術出發，滿足群眾需要的基礎上進行更好的優化。

3.2 對資源配置進行合理優化

我國雖然有著豐富無污染能源，但是受自然因素等多方面的限制，能源開發起來難度較大，因此能源問題解決起來存在較大問題。為了緩解能源危機，人們提倡在發展微電網時加強對可再生能源的利用，利用風能以及太陽能一類的可再生能源具有一個典型的特征就是利用點分散，且電網運行的穩定性大大降低，因此在建設微電網的過程中，要將這些可再生能源的收集與調度作為重點，這就需要電力電子技術提供支持，提升電網的適應性，實現可再生能源的大規模利用。

4 電力電子技術在微電網中的應用

4.1 能源的轉化

隨著能源危機以及環境污染的加劇，人們對低碳經濟有了全新的認識，希望對自然界中的可再生清潔能源進行利用，降低生產生活中的能耗，減輕對生態環境的破壞，能量轉換技術逐漸發展起來，并得到了全社會的認可。根據我國微電網的發展藍圖來看，光電能和風能一代系統需要實現大型存取自適應的要求。當前我國對風能發電的研究已經取得了一定成果，其中應用比較廣泛的就是間歇式能源控制技技術，主要就是對具有間歇性質的風能進行收集和控制，一方面是避免能源被浪費，另一方面是提升電網配電、供電的穩定性，盡量不受這種間歇性的影響。為了加強對能量轉換技術的應用，提升微電網的適應性，我們應該根據實際需要和技術特征重新調整電源結構，對風能以及太陽能等一類能源進行有效控制，使實體電網具備更強的操控能力，優化電力資源的配置，使新能源發電步入正軌，實現電網運行動態控制。

4.2 控制靜止勵磁

在對靜電勵磁控制方面，因為除了大型的發電設備以外，它還能被應用于風力發電方面，針對電力電子技術中的變速恒頻勵磁，它的相關控制在風力發電機中具有重要的作用。并且，在相應的控制技術下，晶閘管整流技術也得以開發，得以廣泛應用，它不僅結構性能簡單，在成本年開發上的資金投入極少，而且，它的優勢還有可靠性低等多方面，這是使得它能夠被長久使用的重要支撐，從而能夠從經濟上得以節省，在一定意義上實現了可持續發展。它已經被人們大力應用于較為大型的發電機組等方面的運行，提高了工作速度，加大了工作效率，使其擁有了較好的發展前景。endprint

4.3 FACTS技術在微電網的應用

我國能源的資源與需求逆向分布明顯，對線路的輸送能力要求高；同時還需要解決系統振蕩、電壓不穩定等問題。而FACTS技術因其控制調節能力及兼容能力，提供了解決這一問題的可能。FACTS技術是指結合現代控制技術、可增強系統穩定性的新技術。

4.4 電網的協調控制

當前，微電網的發展趨勢就是讓區域性電網和總電網之間在各個水平上相互協調控制連接，那么這就必須要應用更多先進技術以及靈活的操作模式（例如動態無功補償、電流控制、網絡重構等）。讓微電網更經濟、更牢固的一項技術就是FACTS技術，在未來的電網運行中很多關鍵突破點都需要多功能復合型的FACTS設備，例如進行靜態轉換器的配置，這是以全系統綜合信息為基礎的協調控制技術，為微電網結構的堅固提供重要的幫助。

4.5 電能質量技術

我國工業電能質量技術應用范圍較為廣泛，并開展了相應的電能質量提升技術的研究，但是核心技術問題目前尚未得到解決。電能質量技術的應用，要求建立科學的電能質量等級劃分及相應的評估體系，在這個課題中，要充分重視從經濟角度出發做出的分析結果，在評估縱向技術等級的基礎上，采用雙向評估，不能忽視橫向經濟效益的情況，實現微電網與經濟效益的并行發展。在微電網中應用，電能質量技術主要技術包括電氣化鐵道平衡技術、自適應無功補償技術、直流有源濾波器技術、統一電能質量控制器等。

5 結束語

綜上所述，電力電子技術在微電網中的優點有：優化電網、保障安全，對資源配置進行合理優化。文章主要從能源的轉化和存儲、控制靜止勵磁、FACTS技術在微電網的應用、電網的協調控制與電能質量技術這幾個方面探究了電力電子技術在微網中的應用。

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