電力電子技術在智能電網中的應用

肖新山

(黑龍江特通電氣股份有限公司，哈爾濱 150028)

1 智能電網發展現狀及技術要點

智能電網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水平。

1.1 技術標準需降低環境污染性

在電網建設過程中，一定會產生有害氣體，這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。

1.2 技術標準實現真正的電網智能化

電網如果想要真正實現智能化要求，其相應的技術指標和技術診斷手段也一定要實現智能化，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。

1.3 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及其技術性要求，必須應用大量電能，在此背景下，我國應以減少電能能源消耗理念為基礎，提高電能輸出質量，既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的穩步發展。

2 電力電子技術在智能電網中的應用

2.1 能源存儲環節

光能和風能是可再生能源的重要組成部分，對其加以有效應用，有助于促進電能不斷趨于綠色化發展，提升電能的總體發展質量，確保資源的可持續發展。但我國對可再生能源的利用缺乏全面性，影響因素較多，所以，在實際應用上述兩種能源的過程中，應重視對相關的負載關系加以合理調節。首先，將電力系統連接大功率變換器，促進電能轉化，隨后將轉化而來的電能存儲于電壓源以及存儲設備中，有助于促進能源質量提升，更好地節約能源。

2.2 發電環節

是否可有效推進能源的可持續發展，對社會發展速度存在著直接影響，也有助于提升我國建設發展的效率。我國正處于智能電網建設發展的關鍵時期，合理應用電力電子技術不僅有助于提升能源的實際利用效率，也有利于更好地保護自然生態環境。將電力電子技術和能源有效結合，有助于提升電力電子技術的先進性。

基于電力系統和電力電子技術的有效結合衍生而成的柔性交流輸電方式，可大幅度提升對電力系統各參數的控制效果。同時，就發電環節來講，可有效利用風能等具備可再生能力的能源實施具體的發電操作，經由電力電子技術，促使電機組加入至電網中，對電池的充放電過程進行更為有效的控制，有助于提升電網供電的整體穩定性。

2.3 輸電環節

電網輸電過程中涉及到的參數較多，現如今應用較為廣泛的輸電方式為柔性直流輸電以及高壓直流輸電兩種。將電力電子技術有效應用于電網輸電環節中具有必要性，將其與電力系統有效融合，可基于電網的實際運行狀況對電力系統實施合理控制，提升智能電網的智能調控能力以及穩定性，有助于更好地保證能源的質量。

2.4 配電環節

配電環節可對住戶產生直接影響，合理結合電力電子技術及自動化技術，可對整個配電過程加以有效控制，及時、良好地解決各種內外界因素導致的電網故障問題。例如，美國對IUT裝置的應用已經較為廣泛，此類裝置不僅可發揮傳統變壓力的職能，還可以通過單項轉為三項以及下陷矯正等方式對系統的運行加以優化和改良，進而有效提升配網遠程監控操作的實效性。截至目前，我國應用的SVC技術已經超過20套，累積節約電能約為26 GW/h電能，累積增長的國家收入約為1 149 000萬元。

2.5 智能開關

就智能電網的建設而言，智能開關技術具有的作用較為重要，合理應用智能開關，可對電流或電壓實施有效的指定相位操作。實踐表明，智能開關具體包括總電源開關以及殼體等部分，其中，總電源開關可實施相應過壓保護以及總過流保護操作，有助于確保電力安全；分開關通常為整體結合式，可實施過流保護及漏電保護操作，提升用電安全性。

3 應用發展方向

3.1 新能源發電技術

電子技術在現代電力系統中獲得了十分廣泛的應用，同時也是建設智能電網的關鍵技術。面對日益嚴峻的能源環境形勢，為改變當前以火力發電為主的電力生產格局，智能電網十分重視新能源發電技術的發展。在新能源發電接入過程中，也需要采用電力電子技術確保系統運行的穩定性。比如，目前較為成熟的光伏并網接入技術，采用太陽能電池板產生直流電，電壓為20 V左右。在接入過程中，需要采用電力電子技術進行升壓和逆變處理，并對電網相位變化進行跟蹤監控、調節電流輸出幅值、減小光伏并網接入帶來的波動性。

3.2 電能質量調節控制

對電能質量進行調節和控制是電力電子技術的主要功能。近年來，我國智能電網建設雖然獲得較快發展，但是在輸電、配電等方面，仍與國際領先技術水平存在一定差距，特別是在極端天氣和惡劣環境條件下，容易引發電網運行安全問題。電力電子技術在智能電網中的應用，通過與智能化技術相結合，可以及時完成電流分配調節等工作，控制故障影響范圍，并使智能電網具有一定的自我恢復能力，安全性顯著提升。比如，、在智能電網中應用廣泛的智能開關，可以對電網任意節點的電壓和電流進行關斷處理，控制區域供電狀態，實現對故障問題的有效控制。

3.3 電網結構升級優化

隨著智能電網負荷接入量的快速增長，對電網結構進行優化升級任務緊迫。比如在電網間輸電時，容易因相位差異產生電壓波動干擾，可通過采用背靠背直流輸電技術解決這一問題。先將交流電轉換為直流電，再將其轉換為交流電輸送到相鄰網絡，采用微機跟蹤控制電壓和相位，提升電網間輸電質量。此外，在電力電子技術的快速發展下，微網并網技術也得到較快發展。微網的出現改變了配電網組織形式，其核心設備是并網逆變器，通過采用先進的逆變器裝置，可以為分布式電源并網提供支持，從而適應更加復雜的電力系統控制要求。

4 結語

智能電網具有自愈性、自適應性、可靠性和兼容性等特征，隨著我國經濟與電子信息技術的飛速發展，電力電子技術在電網中的應用也不斷擴大，應不斷完善電網系統的建設工作，引入現代電力電子技術，使電網變得智能化，并在電網系統上加以創新，做好電網基礎的智能化建設。