現代電力電子技術在智能電網中的有效應用研究

陳亮

【摘?要】隨著我國經濟與科學技術的快速發展，以及國家對電力的需求進一步的增長，電力電子技術在國家智能電網中發揮了重要的作用;現代化電力電子技術在智能電網中的應用也十分廣泛，在一定程度上推動了智能電網快速走向數字信息化、自動化的道路，并在智能電網應用中使電力的運行更加高效、安全。針對于此背景，本文將現代電力電子技術做簡要介紹以及詳細探討其在智能電網中的有效應用。

【關鍵詞】電力電子技術;智能電網;應用研究

智能電網擁有自愈性、自適應性、可靠性和兼容性等特征，這些優良特征對于社會對電網要求的需要是十分重要的。隨著我國經濟與電子信息技術的飛速發展，使得我國現代電力電子技術在電網中應用也提高到了一定的程度，隨著人民生活水平的提升以及對現代電子信息技術的要求提升，國家應不斷完善電網系統的建設工工作，引入現代電力電子技術，使得電網真正意義上變得智能化，并且在電網系統上加以創新，做好電網基礎的智能化建設。

一、現代電力電子技術的特點與優點

現代電力電子技術的主要根源在于電力電子器件，由于新時期的電力電子技術的特點與優點的存在，不但加快了電力電子技術的改革，而且在對于現代化的電子信息技術的快速發展起到了重大的推動作用，所以基于此原因，首先需了解現代電子電力技術的特點與優點。

（一）技術全程自控化

全程自控簡稱全控，全控化是指基于半控型晶閘管而發展至各類自關斷器件，此功能將傳統的電力電子器件中復雜換相電路取消，使電力運行過程的器件變為簡約化，從而實現其自關斷器件全程全控化的實現，在電力電子器件的功能上實現了重大突破。

（二）電力電子器件集成化

傳統電力電子器件是采取分立模式構造，各個單元器件都獨自堅守自己的“工作崗位”，而現代電力電子器件是在全控型器件的基礎上，將其內部眾多單元器件相互并聯結合在一起，將其在一個基片上共同運作，實現集成化的器件分立系統[1]。

（三）工作速率高頻化和工作效率高速化

工作效率高頻化是指在實現器件的全控化與集成化的基礎上，將提高其器件的工作速度，例如，GTR能夠在10kHz的頻率下正常工作，IGBT卻能夠在幾十千Hz的頻率以上工作，這樣說明在現代電力電子技術的支持下，其內部器件的工作速率提升了幾倍，對于電力電子技術的發展產生了質的飛躍[2]。器件的運行效率離不開器件的合理運行，通過器件高頻化以及器件集成化，現代電力電子器件通過不斷降低導通電壓，使得在導通過程中損耗降低;在器件開關快速的上升和下降過程中，使開關損耗降低。所以將所有技術綜合在一起，并且將其先進技術應用到變換器中，可以提升其器件的工作效率。

二、我國智能電網發展現狀以及其技術要點

對于智能電網的概念，可以理解為通過多種信息技術的相互組合，再由計算機技術以及先進的信息技術的支持，在傳統電網的系統中對其進行更新和改造，但是在更新的基礎上需要考慮其對能源的需求以及對環境的影響程度，進一步使智能電網的安全性得到穩定的發展與保障，最大程度提高我國現代電力電子在智能電網中的應用技術。下面簡單介紹下我國智能電網發展中所涉及的技術要點，以及在技術應用中應遵循的建設標準[3]。

（一）技術標準需降低環境污染性

在電網建設過程中，由于技術的在實際中的應用，一定會產生有害的氣體，這樣對于對應區域的空氣質量會造成嚴重的污染，所以在建設前應在具體環境要求基礎上對技術做出相關調整，使其盡量不產生各種污染環境的氣體，保證將環境污染程度降到最低。

（二）技術標準實現真正的電網智能化

電網如果想要真正的實現其智能化要求，對于其相應的技術指標和技術診斷手段也一定要求其實現智能化，使其相應的運行系統不但可以進行自我運行參數調整，還可以自動的修復一些常見的電網系統故障問題，這樣才可以使現代電子電力技術在電網中實現真正的智能化應用。

（三）技術設計需降低對能源的消耗

在國家電網系統構建過程中，對于電能的消耗十分巨大，由于需要檢測其安全性以及其技術性要求，必須應用大量電能，所以在此背景下，我國應以電能能源消耗減少理念為基礎，提高其在電能輸出質量的有效提高，既能保持我國電力電能的供應需求，又能保證電路輸出的穩定性，減少電能的消耗，確保電網智能化技術穩步發展。

三、現代電子電力技術在智能電網中的有效應用

根據電力電子技術要求，其可以分為FACTS（柔性交流輸電系統）、HVDC（高壓直流輸電系統）、高壓變頻技術和智能開關技術，下面我們著重闡述一下這幾種技術在智能電網中的具體應用[4]。

（一）FACTS技術在智能電網中的有效應用

FACTS也稱柔性交流輸出電系統技術，此技術發展至今，已經經歷了三代的技術更新。第一代FACTS技術裝置主要由電抗器與由品閘管控制的電容器組成，外部回路需要大型電力設備支持，才可以運行此技術。第二代FACTS技術裝置采用了門極可關斷設備等控件，其減少了第一代的外部大型電力裝置，運行更加靈活。第三代FACTS技術也就是現代技術，其裝置采用了兩臺多臺控制器，將這兩臺控制器復合，建制成統一的控制系統。現代FACTS技術因其本身運行靈活及快速的控制特性，更好的提升電網的輸送能力及可靠性，在新能源和綠色能源發電方面起著重要的作用，其中FACTS技術包含傳輸技術、通信技術和微電子技術，將其應用在電網中可以協調總電網與局部電網之間的電能交換，其中采用自由換相模式的換流器大幅度提升了電網的輸電能力。

（二）HVDC技術在智能電網中的有效應用

HVDC簡稱高壓直流輸電技術，其具有穩定性強、調控簡便、電力傳輸容量大以及損耗電能小等特點，在智能電網中應用較多[5]。另外此技術對智能電網整體系統影響小，適合于遠距離大功率傳輸電能，HVDC技術通過首末端換流站與交流系統相互連接，通過首端換流站將交流電轉換為直流電，通過高壓直流輸電網進行傳輸，經末端換流站將直流電轉換為交流電，最后將電能傳輸至交流電系統，通過其自由換相的方式來控制電能的靈活傳輸，實現新能源和綠色能源接入后電網的穩定性。

（三）高壓變頻技術與智能開關技術在智能電網中的應用

高壓變頻技術在目前已經十分成熟，在電力系統中也得到了廣泛的應用。此項技術可以通過改變交流電頻率從而降低能源消耗，對于國家節能減排具有積極的促進作用。智能開關技術對于電網的保護作用起到了重要的效果，在電網中的應用可以減少電網中電子器件的損耗，智能開關主要是由承擔電壓保護和過電電流保護的總開關、承擔漏電保護和過電電流保護的分開關以及電路、殼體組成。其結構復雜，雖然可以提高電網的安全性，但是裝置成本較高，在使用時應根據實際情況考慮。

結束語

綜上所述，智能電網是我國電網技術發展的必然趨勢，同時將電力電子技術融合于智能電網中，不但可以提高電網的穩定性和智能化程度，對于用戶對電能質量以及供電穩定性的要求也是一種技術上的保障。由于現代電力電子在電網中的廣泛應用，提升了電力供應企業與用戶之間的互動程度，使其為用電用戶更好的提供服務。同時隨著國家技術的發展，智能電網的改進與更新更加符合于大數據時代的要求，為電力行業開辟了新的科技性盈利模式。

參考文獻：

[1]王永歡，楊紫彤，沈楠.電力電子技術在智能電網中的有效應用[J].中國新通信，2019，21（17）：110.

[2]蔣澤甫，李楠，張彥，劉文霞，孫志勇.現代電力電子技術在智能電網中的應用[J].電子世界，2019（02）：207.

[3]譚曉鵬.淺析智能電網中電力電子技術的應用[J].電子世界，2016（20）：142+144.

[4]劉泉，馬正杰.先進電力電子技術在智能電網中的應用[J].住宅與房地產，2016（15）：237.

[5]司寶玉.電力電子技術在智能電網中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（14）：231.

[6]倪時龍.電力電子技術在智能電網中的應用[J].電子世界，2018（03）：186-187.

（作者單位：西南科技大學城市學院）