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【摘要】電力電子技術(shù)是我國電力領(lǐng)域的主要技術(shù)，包括電力、電子以及控制三大領(lǐng)域，其中以電力變換為核心。目前，電力電子技術(shù)廣泛運用于我國電力系統(tǒng)中，有效促進電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和智能化發(fā)展。本文從發(fā)電、輸電、配電、電力節(jié)能四方面綜述電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的主要應用。最后闡述電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應用中亟待解決的問題。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);電力系統(tǒng);應用

引言

電力系統(tǒng)是能源利用、輸送和配給的主要載體，在社會經(jīng)濟中發(fā)揮著重要的作用。化石能源和氣候環(huán)境危機使得電力系統(tǒng)正從規(guī)模化發(fā)展向可持續(xù)和智能化轉(zhuǎn)型。大規(guī)模接入分布式電源和儲能裝置，將地方電網(wǎng)、微型電網(wǎng)與主干電網(wǎng)配合，實現(xiàn)輸電、配電和用電智能化互動，是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的特征。

一、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的應用

1.1發(fā)電機組勵磁

省略大型發(fā)電機的勵磁機，采用靜止勵磁技術(shù)，控制速度快，操作簡單，能提高發(fā)電機組運行效率，具有高可靠性、低成本等特點。在水力發(fā)電機組中應用交流勵磁技術(shù)，動態(tài)調(diào)整勵磁電流頻率，通過動態(tài)調(diào)整勵磁電流頻率，快速調(diào)節(jié)發(fā)電系統(tǒng)水頭壓力和水流量，改善發(fā)電品質(zhì)，提升發(fā)電效率。

1.2風力和水力發(fā)電

風力發(fā)電和水力發(fā)電因受到風力、水頭壓力和水流量影響，所以產(chǎn)生的有效功率不恒定的。需要采用電力電子技術(shù)中的核心電源調(diào)整電流頻率，使其與發(fā)電機的轉(zhuǎn)動速度重疊，從而風力和水力發(fā)電機組輸出恒定頻率，提高發(fā)電量。隨著變流器從兩電平、三電平向模塊化多電平方向發(fā)展，線路損耗大大降低，促進了風電尤其海上風電的發(fā)展[1]

二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的應用

2.1高壓直流輸電技術(shù)

作為直流輸電技術(shù)的核心，晶閘管觸發(fā)技術(shù)被合理運用到電力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)中。常見直流輸電系統(tǒng)整體性能好，穩(wěn)定性高，輸送電量較大，方便控制，適用于遠距離供電。通過在不同電力轉(zhuǎn)換過程中使用可控器件，有效地降低交直轉(zhuǎn)換變壓器的使用頻率，提高電能的利用率，節(jié)約電廠輸電成本。但由于晶閘管性能不穩(wěn)定，實際應用時應加強保護晶閘管，對生產(chǎn)工藝要求較高。

2.2柔性交流輸電技術(shù)

該技術(shù)在上世紀被提出后，一度被稱為電力技術(shù)的大革命。輸送電力時，為及時在整體輸電過程中調(diào)整電能，應避免采用傳統(tǒng)的電力功率控制方法，采用柔性交流輸電技術(shù)。此技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍控制電流，保證輸電線電容量穩(wěn)定，在相同時間內(nèi)傳輸功率的能力增大，保證整體電動功率被合理分配，有效防止交流磁場阻尼作用。

三、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的應用

電能質(zhì)量好壞取決于對電壓等的要求控制，及對干擾和瞬間性波動的控制能力。為滿足配電系統(tǒng)高質(zhì)量電力需求，需要解決在配電過程中出現(xiàn)的配電頻率、諧波等問題。由于電壓不穩(wěn)定，不同線路配電中，會產(chǎn)生電能波動及不穩(wěn)定傳送。為滿足整個配電環(huán)節(jié)配電需求，需要采用電力電子技術(shù)以及FACTS技術(shù)。新型控制技術(shù)DFACTS技術(shù)的設備與FACTS設備基本一樣，只是其體積更小，質(zhì)量更輕。

四、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)電力節(jié)能的應用

4.1變負荷電動機

電動機是電力系統(tǒng)中最重要的部分之一，耗電量巨大。為節(jié)約整體電路系統(tǒng)運行中消耗的能量，采用變負荷電動機調(diào)速，有交流調(diào)速和變頻調(diào)速。交流調(diào)速控制調(diào)整風力大小和水流流量，保證輸出功率穩(wěn)定，常應用于風車、泵機等。成本上，交流調(diào)速比變頻調(diào)速成本要低。而變負荷電動機調(diào)速后，還需按照實際電能所需合理分配，滿足使用需求。

4.2提升電能使用率

好的電能質(zhì)量必須兼顧有功電源和無功電源，必須保證這兩種功率在電力系統(tǒng)中均衡，必要時需要使用無功補償設備，保障電氣設備效率。若無法供給無功補償，則會導致系統(tǒng)功率降低，甚至功率過低系統(tǒng)崩潰，發(fā)生停電事故，影響終端用戶用電。

五、電力電子技術(shù)應用中亟待解決的問題

面對電力系統(tǒng)的重大需求和廣闊前景，電力電子技術(shù)有以下幾個問題亟待解決：①風電場多端直流輸電系統(tǒng)中電壓源換流器研究；②柔性交流輸電系統(tǒng)中潮流控制研究；③大容量電力電子器件控制電路和保護電力研究；④電力電子裝置發(fā)生故障時電路準正常運行研究等。

六、結(jié)語

隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中的重要性也得以凸顯。本文以電力電子技術(shù)為例，將其在電力系統(tǒng)中的應用從四個方面兼顧可靠性、安全性、經(jīng)濟性等視角分析，有利于促進電力電子裝置長壽命、低成本、高安全發(fā)展。針對電力系統(tǒng)的需求，有針對性地完善電力電子技術(shù)，為電力系統(tǒng)長遠發(fā)展打下堅實基礎。

參考文獻

[1]永東,許烈,馬宏偉.風力發(fā)電系統(tǒng)綜述[J].電氣時代,2012,3:42-47.

[2]廣福,羅湘,魏曉光.多端直流輸電與直流電網(wǎng)技術(shù)[J].中國電機工程學報,2013,37(15):16.

[3]智能電網(wǎng)建設與柔性交流輸電技術(shù)的應用[J].機電信息,2015,513(15):89-90.

作者:焦蔚然 單位:河海大學