先進電力電子技術在智能電網中的應用分析

王秀斌

摘 要：在當前的發展背景下，經濟社會快速發展，各行各業的信息化、智能化水平在不斷地提升，電網的發展也面臨著諸多的挑戰與壓力，在信息科學技術快速發展的現代社會中，現代信息技術、通信技術和控制技術為智能電網的發展提供了更為強大的技術支持。在目前的建設布局中，國家電網結合當前世界上的先進技術，協調各級電網的發展，推動我國電網建設朝著智能化、自動化的目標發展。從技術分類來看，靈活交流輸電技術、高壓直流輸電技術、定制電力技術以及能量轉換技術等方面的技術已經廣泛地應用于我國的電網建設中，為我國電網智能化的發展提供了強大的助力，從長遠的角度來看，進一步推動先進電力電子技術在我國智能電網中的應用與發展，是保證我國電力系統穩定與健康運營的重要保證。

關鍵詞：智能電網;電子技術;電力工程

1.智能電網系統的發展趨勢探究

智能電網系統在經過長期發展后，在看到早期出現的半自動化系統讓部分人工操作得以免除后，電力部門的工作效率和服務質量得到了顯著提升。以電力搶修過程為例，過去在出現突發性險情時，多借助用戶撥打報修電話或來到線下營業廳告知等形式完成報修登記工作，整個過程不但費時費力，往往還需檢修部門在后臺接到請求后完成與報修用戶的信息核對工作，早期半自動化系統仍未解決最棘手的效率問題，因此曾一度被人詬病。

隨著移動互聯網技術的普及，多數成年人可人手擁有一部手機，通過下載各式各樣的應用軟件以代替線下辦事，通過線上渠道辦理各項業務。用戶獲取電力服務的途徑也變得更人性化，只需在具備上網功能的設備上下載電力系統應用軟件，或通過瀏覽器Wap端訪問地址等形式，即可實現數據的交互與各項功能的實現，業務受理模式在完全遷移到線上后，用戶獲得了極佳的體驗感，也可將節省下的時間應用到其他領域，為打造便捷高效的電網服務做保障。

信息安全仍是智能電網系統在未來需要直面的主要問題，隨著黑客技術的發展，破解用戶網絡的成本日漸低廉，與破壞某住戶的用電軟件、翻看用戶隱私內容相比，若通過技術手段破解基層電力部門的用電系統后，實施數據的非法篡改或未經允許的查驗時，都將給數據的正常使用帶來風險。因此針對信息安全提出對當前系統的整改策略，系統整改方向可大致分為利用物聯網技術和區塊鏈技術兩種。

物聯網系統的建立不但可有效降低信息感知與獲取難度，還將通過一系列有效的數據處理加工途徑讓數據得以被實時分享，互聯網系統建立后，將讓能接收獲取信息的電子設備接入到同一網絡內，利用大數據和相關計算系統，用后臺集中化控制手段完成對數據的收集與加工。信息在物聯網內部完成傳輸過程后，還會被回收到最初的收集中，任何信息的傳輸過程都需存在運輸載體和接收方與發送方，在不同物聯網建設思路下實際傳輸路徑有所區別，但由于傳輸的起點和終點未曾發生變化，故采用何種數據處理技術、使用何種算法都將對數據傳輸與處理的效率帶來影響。

2.我國電力電子產業發展現狀

2.1電力電子器件方面

我國傳統型晶閘管類電力電子器件的電壓等級和電流容量不斷擴展，品種不斷增加，產業結構趨于穩定，能滿足國內的需求。光控晶閘管實現了產業化，目前已經用于高壓直流輸電和無功補償（SVC）等領域。在國家產業政策支持和國民經濟發展的推動下，我國高頻類電力電子器件的研發和產業化也取得了一定的成績。在IGBT行業中已經有所突破，從芯片設計到芯片封裝、測試的完整產業鏈正在形成。IGBT模塊的封裝技術上了一個臺階，國產品牌正在形成之中，已與國際品牌展開競爭態勢。基于IGBT模塊的電力電子變流裝置，如風力發電變流器、光伏發電逆變器、電機調速變頻器等都均已規模化應用，部分應用領域的變流器已替代進口產品。

2.2電力電子設備和系統方面

高壓變頻器制造技術水平和應用范圍與發達國家的距離正在縮小中，高壓變頻器的市場主要為內資企業占有。中低壓變頻器早已規模化生產，但技術缺乏優勢，市場主要被國外公司占有。經典的直流輸電技術有了跨越式進步，輸送電能容量有很大提升。自主研發的±800千伏及以下電壓等級直流輸電換流閥在設計、制造、試驗和行方面技術成熟，同國外同行業先進企業的產品水平接近。柔性直流輸電技術也已取得突破，±160千伏輸電工程已在南澳島運行，±320千伏背靠背聯網工程將在2015年底投入運行，±500張北柔直、±800千伏昆柳龍特高壓混合多端直流項目相繼投運。我國已經完全掌握了靜止無功補償器（SVC）設計制造的核心技術，徹底實現了SVC的全面國產化，并已成為國際上最大的SVC設計制造國。國產中小功率不間斷供電電源（UPS）占據了國內主要市場份額，正在向高端大功率市場發展。

3.電力電子技術在智能電網中的應用

3.1在輸電環節中應用電力電子技術

第一，直流以及輕型直流輸電技術，對兩者而言，電力電子技術優勢都體現在輸電量大、穩定性強等方面，這些特點在某些應用場景中具有顯著的優勢，如通過電纜完成在海底內的輸電。對直流輸電而言，應用技術以晶閘管觸發技術為主，隨著光觸發晶閘管的應用，光電轉換的觸發電路板得到省略，直流輸電中能夠有效應用電力電子技術;第二，柔性交流輸電技術，當被有效應用之后，可以使有效控制輸電系統的電壓和功率等目的得以實現，即全面控制電網，以此來完成輸電線路運輸能力明顯提高的任務，電力系統在靈活性以及穩定性方面的優勢都相對明顯，電力傳輸的成本得到明顯降低。

3.2在發電環節中應用電力電子技術

第一，大型發電機的靜止勵磁控制，勵磁系統是發電機組的主要設備之一，能夠對勵磁進行合理化的調節，對電力系統來講，主要對晶閘管進行應用，該晶閘管利用整流自并勵的方式來對靜止勵磁進行控制。第二，水力、風力發電機的變速恒頻勵磁，對水頭壓力和流量來講，能夠直接影響水利發電的有效功率，隨著水頭幅度的改變，機組轉速也會出現相應的改變。從風力發電角度來說，風速能夠對有效功率產生直接的影響，當輸出頻率恒定的時候，就能夠對最大有效功率進行獲得;第三，太陽能發電，電壓相對較低，需要對電力電子中的BOOST電力進行應用，起到一定的升壓效果，之后，對逆變電路進行有效因公，可以轉化成交流電。

3.3在配電環節中應用電力電子技術

對配電系統來講，其面臨的難題為供電的穩定可靠性以及電能的質量。良好電能指的是能夠對電壓、頻率等要求進行有效滿足，并且能夠有效抑制瞬時波動和干擾。在配電環節中應用電力電子技術，以電能質量控制技術為主，因為電力電子元器件的價格不斷降低，技術開發投入和生產成本也隨之降低，但具有較大的潛在市場，能夠進行快速發展。

結語

從長遠發展的角度來說，先進電力電子技術的應用是建設我國智能化電網的關鍵手段與重要方法，在未來的發展過程中我們要進一步發展電力電子技術，加強其應用與進步，從而推動我國電網的長遠發展。

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