電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

田富豪 北京市華北電力大學(xué)

引言

電力電子技術(shù)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、信息處理領(lǐng)域乃至交通領(lǐng)域中的應(yīng)用程度不斷加深，其應(yīng)用范圍也在不斷拓展，尤其是在電力系統(tǒng)領(lǐng)域之中如圖1，電力電子技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，現(xiàn)如今電力電子技術(shù)已成為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)。

圖1 電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

一、電力電子技術(shù)的特征

(1）電力電子技術(shù)的應(yīng)用具備良好的應(yīng)用穩(wěn)定性，將其應(yīng)用至電力系統(tǒng)之中，可保證電力系統(tǒng)的高效安全運(yùn)行。

(2）電力電子技術(shù)的可應(yīng)用范圍廣，技術(shù)應(yīng)用性能優(yōu)勢(shì)突出，因此作為電力系統(tǒng)的主要支撐部分進(jìn)行應(yīng)用還能融入更多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)性能的綜合發(fā)展。

二、電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的價(jià)值

1.應(yīng)用于自動(dòng)監(jiān)控

電力電子技術(shù)中的智能化功能，可幫助該技術(shù)順利應(yīng)用至電氣運(yùn)行管理設(shè)備中，借助電力電子技術(shù)構(gòu)建的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)管理者需求的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)共享功能，便于管理者對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究，以此為基礎(chǔ)提出相應(yīng)的解決策略，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，減少電力系統(tǒng)的高負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)率的產(chǎn)生。

2.應(yīng)用于故障排查

在電力系統(tǒng)設(shè)備故障排查工作中應(yīng)用電力電子技術(shù)，能夠保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。電力系統(tǒng)的設(shè)備類(lèi)型相對(duì)較多，而不同工程設(shè)備的性能要求也存在極大的差異，借助電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)設(shè)備的協(xié)同管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行中可能存在的故障問(wèn)題進(jìn)行排查。

三、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

1.控制靈活、形式多樣的發(fā)電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)各機(jī)組必須嚴(yán)格同步，只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)，供電模式單一。而將電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)出力動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的形式多樣性。如通過(guò)配置晶匣管控制電控器以及靜止同步補(bǔ)償器等構(gòu)成的靜止無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)功角和出口電壓的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)輸出有功與無(wú)功的調(diào)整，從而確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

2.潮流可控、安全穩(wěn)定的輸電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電系統(tǒng)潮流分布只能由系統(tǒng)阻抗決定，而在電力系統(tǒng)中應(yīng)用統(tǒng)一潮流控制器，通過(guò)在交流輸電線(xiàn)路中注入大小與相位都可控的等效電源，改變電網(wǎng)的潮流分布，可滿(mǎn)足電力市場(chǎng)發(fā)展的需求；采用高壓直流輸電技術(shù)，用可控整流和有源逆變的方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)交流電網(wǎng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的非同步聯(lián)網(wǎng)，而且直流輸電輸送的有功功率和換流器消耗的無(wú)功功率均可由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，改善交流系統(tǒng)的運(yùn)行性能，必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)潮流的快速反轉(zhuǎn)，從而滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離、大功率、高電壓電能傳輸?shù)男枨蟆?/p>

3.模式多樣、質(zhì)量可控的配電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)，而將電力電子技術(shù)應(yīng)用于變電站中，尤其是固態(tài)變壓器的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。固態(tài)變壓器通過(guò)電力電子變流器和高頻變壓器實(shí)現(xiàn)電壓變換和能量傳遞及控制，以取代傳統(tǒng)的工頻變壓器。供電質(zhì)量高，具備無(wú)功補(bǔ)償能力，頻率變換，輸出相數(shù)變換以及便于自動(dòng)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量控制的需求，分布電源技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的需求，動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的需求。

4.可控性好、高效節(jié)能的用電系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)負(fù)載電力調(diào)節(jié)特性差，負(fù)載電能利用效率低。電力電子技術(shù)中的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、中頻感應(yīng)加熱、電力電子鎮(zhèn)流器、開(kāi)關(guān)電源等設(shè)備通過(guò)適當(dāng)方式進(jìn)行連接，形成有機(jī)整體，確保電力系統(tǒng)在任何時(shí)刻都能夠產(chǎn)生足夠的電能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備控制特性和節(jié)能與環(huán)保的需求。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)如今的智能化技術(shù)發(fā)展水平不斷增加，電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展空間潛力巨大。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)可有效提升電力系統(tǒng)的協(xié)同效應(yīng)，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的成本，同時(shí)也給電力系統(tǒng)功能的開(kāi)發(fā)提供平臺(tái)，為此需加大電力電子技術(shù)的應(yīng)用程度，充分發(fā)揮電力電子技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，給我國(guó)電力系統(tǒng)的智能化、多元化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。