電力電子技術在新能源領域中的應用分析

宋宏艷

【摘要】：隨著社會的發(fā)展，我國對能源的需求越來越大。而目前我國的各種能源消耗速度極大，能源短缺已成為社會生產(chǎn)發(fā)展過程中亟待解決的問題。近年來，新能源的開發(fā)和利用，為解決能源短缺問題提供了一條新的道路，而電力電子技術在新能源的開發(fā)利用中扮演著重要的角色。本文通過對電力電子技術的概述、電力電子技術在新能源領域的應用、在電力電子技術運用過程中應注意的問題等方面的著重介紹，讓人們充分認識和了解電子電力技術并加強對其合理有效充分的利用。

【關鍵詞】：電力電子；新能源領域；應用

引言

電力電子技術的開發(fā)是我國科學水平發(fā)展迅速的重要標志，在應用于新能源領域時，電力電子技術不僅能提高人類用電的有效率，同時促進了可再生能源的容納性與適應性。在我國目前的新能源領域中，由于理念、設備的落后導致存在著許多不足，而電力電子技術應用能有效完善這些問題，在對其不斷深入研究中，利用電力電子技術研發(fā)了許多新的結構器件和材料，這些材料的使用促進了新能源領域的發(fā)展。

1、電力電子技術概述

電力電子技術作為一種使用電力電子器件例如晶閘管、GTO、IGBT等對電能進行變換和控制被應用在電力領域的一種新興技術。在二十世紀開始隨著經(jīng)濟科學的進步以驚人的發(fā)展速度出現(xiàn)在社會的各個領域，科技的進步帶來電力電子技術的不斷完善和發(fā)展。作為一種新興、具有較廣的覆蓋面的學科在應用領域由傳統(tǒng)的電力、交通、工業(yè)等領域拓展到通訊、節(jié)能等行業(yè)，在新背景發(fā)展趨勢之下已經(jīng)成為至關重要的一門技術學科，在我國經(jīng)濟發(fā)展中有著關鍵地位。

2、電力電子技術在新能源領域的應用研究

2.1在風能發(fā)電中的應用

對風電系統(tǒng)的研發(fā)中，尤其是在以下系統(tǒng)中均使用了電力電子技術：MW級直驅式風電機組變流器及雙饋式風電機組變流器；風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)；利用電力電子變換裝置實現(xiàn)的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)；利用電子電力變換裝置實現(xiàn)的風力發(fā)電機無功控制系統(tǒng)；風電交流并網(wǎng)控制；風電直流輸電；風電電能儲存。

2.2水力發(fā)電

水在流動過程中產(chǎn)生的動能可以充當天然的推動力，再加上一些物理知識和電路原理，建立了以著名的三峽水電站為標志的一大批水電站。這一創(chuàng)新，不僅僅降低了對媒體等不可再生能源的消耗，更創(chuàng)造性的為人類尋找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利發(fā)電的基礎上，一系列電力電子技術在新能源的開發(fā)利用中得到了創(chuàng)新。

2.3太陽能控制系統(tǒng)

由于技術與設備的缺失，發(fā)電廠風機水泵在運行中損耗電力巨大，其耗電電占至整個發(fā)電系統(tǒng)電力的二分之一，并且還存在效率低下等問題，嚴重影響了發(fā)電效率。在當今的21世紀，太陽能的使用已經(jīng)非常普遍，作為一種新能源，它能有效減少有限資源的浪費，為人類發(fā)展的作出巨大貢獻。但是，目前大陽能一般是大功率發(fā)電，需要通過直流電與交流電的互相轉換，使得發(fā)電率不盡人意，電力電子技術的應用，針對這些問題作出調(diào)整，主要是對在太陽能控制系統(tǒng)的核心逆變器的一個完善，通過調(diào)整，加大直流電與交流電的轉換率變高，提高運行速度，進而提高整個發(fā)電系統(tǒng)。

2.4電子技術在新能源材料行業(yè)的具體應用

2.4.1在節(jié)能方面的應用

（1）電動機節(jié)能

①調(diào)整轉速。此舉主要是為了能夠節(jié)約用電，從而減少能源消耗。②調(diào)節(jié)功率。補償電容器、交流異步電動機是此方面的重要設備，在對其進行處理時往往是采取并聯(lián)，當在并聯(lián)狀態(tài)下時，其所需要消耗的功率也會有所減少。③調(diào)整電壓。需要進行此操作的情況往往是電動機自身負載較輕的時候，若長期存在此種情況，則需要根據(jù)實際情況來決定調(diào)整力度，必要時需要對兩端均進行調(diào)整，以此來達到減少電壓的目的。

（2）無功功率

無功功率方面的應用雖然如今我國還未達到預期效果，但在很多方面也已經(jīng)基本完善，今后在此方面應注意的是，要做到合理抑制無功功率，在達到此標準后再對諧波信號進行調(diào)整，使其更加具有合理性，而電網(wǎng)中流入的諧波也要進行管控。只有充分做到此些方面才可以有效降低諧波損失，并將“無用電能”進行收集和應用。

2.4.2在電力系統(tǒng)方面的應用

電力系統(tǒng)方面相較于其他方面而言會相對容易些，在此過程中往往只是將各種新輸電技術應用其中，目前應用較為普遍的有高壓直流輸電技術和柔性直流輸電技術兩種，技術不同，所產(chǎn)生的作用以及應用要求也有很大的差異，在選擇使用何種技術時需要分析實際情況，并掌握兩種技術的特點，綜合考慮多個方面最終再決定啟用何種技術，如高壓直流輸電方面，其即可以很好的完成遠距離輸電工作。

3、新能源發(fā)電領域的發(fā)展

國內(nèi)經(jīng)濟的粗放快速發(fā)展，使中國又一次進入了經(jīng)濟新常態(tài)時期。面對人與自然、人與社會的關系，眾多又經(jīng)濟發(fā)展過速帶來的問題成為了時下熱門的研究課題。新能源作為替代傳統(tǒng)能源、實現(xiàn)綠色經(jīng)濟的重要支撐，其在當前國內(nèi)自然環(huán)境逐漸遭到破壞、石油天然氣等傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的今天，成為了亟待解決的重中之重，并成為了世界各國的日常關注焦點。在新能源發(fā)電領域，電力電子技術得到了廣泛的應用。對于一個較為典型的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其內(nèi)部通常會包含多個電力與電子變化的環(huán)境，例如：DC至AC的逆變；DC至DC的直流交換；AC至DC的整流交換等。可以發(fā)現(xiàn)，該太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)除了與光伏陣列之間不存在較為密切的聯(lián)系，其他部分的組成與使用均和電力電子技術之間有著密切的聯(lián)系。對于一套較為典型的采用雙饋式的風力發(fā)電系統(tǒng)而言，其內(nèi)部通常包括有發(fā)電機側變換器裝置、網(wǎng)側變換器裝置以及變槳控制器裝置等，這些裝置與組件均涵蓋有電力與電子之間的變換過程。通過這些舉例可以發(fā)現(xiàn)，新能源發(fā)電與電力電子技術間具有著深入的聯(lián)系。

結語

總體來說，在新能源領域，電力電子技術的應用證明了在電力系統(tǒng)中的可行性，對其運行穩(wěn)定性與未來發(fā)展提供了有效的技術支持，它不僅能提高人類用電的有效率，同時促進了可再生能源的容納性與適應性并且完善了電力電子技術所帶來的技術問題，是我國建設智能電網(wǎng)的重要基礎與前提。

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