在電力系統中關于電力電子裝置的應用研究

王顯平 萊西市職業中等專業學校

在電力系統中關于電力電子裝置的應用研究

王顯平 萊西市職業中等專業學校

電力電子裝置的加入對電力系統的發展具有重要的推動作用，是促使電力系統走向智能化發展的一項重要設備。本文結合電力電子裝置在安全性能、故障處理性能、電子標準模塊等方面的特點，分析電力電子裝置在電力系統中的具體應用。

電力電子裝置；電力系統；應用

隨著社會科技發展對電力資源需求的不斷增加，電網互聯的規模進一步擴大，如何實現電力系統運行的可靠性，成為電力工作者較為關注的問題。近年來，隨著自動化技術的發展，電力電子轉流技術及直流輸電技術被廣泛運用于電力系統中，對提高電力系統的可靠運行，改善電力系統的可控性等方面發揮著越來越重要的作用。另外，電力電子裝置在發電、儲能、微型電網等方面的應用也促使了電力系統向可持續、智能化發展，實現了可再生能源并網發電、交直流電網柔性互聯等。

1.電力系統發展現狀

電力系統是能源利用、輸送以及配給的主要載體，在社會經濟發展中發揮著至關重要的作用。近年來，隨著石油資源緊缺、環境不斷惡化，促使電力系統的規模化發展向環保、智能化、可持續化發展。目前，我國的電力系統轉型的主要特征表現為主干電網、微型電網及地方電網協調發展，分布式電源與儲能裝置組合，電力資源輸送與分配智能化、靈活高效，電力系統的安全可靠性等。其中，可再生能源的并網發電、儲能裝置的功率轉換等功能的實現需要靠電力電子裝置來完成，電力電子裝置的單元化、模塊化、智能化發展也促進了電力系統向智能化的轉變，保證了電力系用的運行可靠性，對于電力系統的發展具有至關重要的作用。

2.電力電子裝置在電力系統中的應用

2.1 在發電中的應用

電力電子裝置在電力系統發電環節中的具體應用主要表現在發電機組勵磁、風力發電、光伏發電等，具體如下：

（1）發電機組勵磁。發電機組采用靜止勵磁技術，該技術具有操控簡單、調節速度快優點。例如，在水利發電中采用交流勵磁技術，對發電機組勵磁電流頻率進行動態調整，使發電系統對水頭壓力及水量進行快速調節，從而提高水利發電廠的運行性能及效率，整體提高了發電品質。

（2）風力發電。風力發電的核心環節是交流器，交流器的主要工作是把不受控制的風能轉化成電壓、頻率及相位滿足并網要求的電能。

（3）光伏發電。光伏電站是通過光伏陣列組件、匯流器、逆變器等對太陽能進行集中利用的結構。由于光伏發電系統尚處于發展階段，建設過程中還需綜合考慮光伏陣列的、逆變器的組合方式等關鍵因素，以提高光伏發電效率。

2.2 在電能存儲中的應用

電能存儲技術在電力系統應用中可以有效緩解高峰負荷供電需求，對提高現階段電力設備的使用率和電網的使用效率具有重要的作用。另一方面，也可以有效應對電力故障問題，在一定程度上提高電能質量與用電效率。

（1）壓縮空氣儲能：利用電網用電低谷剩余的電量驅動空氣壓縮機，將能量轉換為高壓空氣儲存起來；當電網用電負荷達到高峰時，將儲存的高壓空氣釋放出來，推動渦輪機組發電，在發電過程中，通過控制發電機的勵磁拓寬發電的范圍，從而有效提高發電機組的發電效率。

（2）抽水蓄能：即使用用電低谷富裕的電量驅動水泵，將低水位的水泵至高水位的水庫中，將電能轉換為水的勢能；當用電高峰時，在利用水的勢能推動水輪發電機組發電，向電網補充電能。在抽水蓄能過程中，利用機組中的轉子繞組勵磁方式可有效提高發電效率。

（3）電池儲能：即利用電網低谷的富裕電量對電池進行充電，到高峰負荷時向外發電的過程，通常采用鋰離子電池、鈉硫電池與全釩液流電池。在電池系統中，利用變換器實現電池充放電過程中的功率調節。

2.3 在微型電網中的應用

微型電網是指由分布式電源、功率變換器、儲能裝置等組成的小型發電配電系統。該系統中主要通過功率變換器進行調節，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行，從而實現局部功率平衡與能量優化。微型電網主要有直流微電網、交流微電網、交直流混合微電網等多種形式，其中交流微電網是目前的主流形式，其分布式電源、儲能裝置等通過電力電子裝置連接至交流母線，并利用PCC處開關的控制，從而實現微電網并網運行與孤島模式的轉換。

2.4 在輸電環節中的應用

（1）直流輸電：直流輸電包括兩種主要輸電模式，常規直流輸電和柔性直流輸電。不同的方式以不同的換流器為基礎，其中常規直流輸電采用基于晶閘管作用下的換流器，柔性直流輸電采用基于全控器件的換流器。與常規直流輸電相比，柔性直流輸電的最大特點是采用了可關斷器件和高頻調制技術，具有可以獨立控制輸出有功功率和無功功率等優勢。

（2）分頻輸電：即利用倍頻變壓器可以在較低頻率的條件下進行輸送電能，較高頻率下用電，極大降低了交流輸電線路距離，提高了系統傳輸能力。

（3）固態變壓器：又稱電力電子變壓器，可以對電壓的幅值、頻率、相數與形狀等特點進行交換，實現原方電流、副方電壓以及功率的靈活控制。固態變壓器在電力系統中的應用，可以有效改善電能質量、提升電力系統的穩定性、安全性與靈活性。

3.結語

電力資源對社會經濟的發展有著至關重要的作用，而電力電子裝置在電力系統的發電、存儲電能、微型電網等方面的應用同樣起到不可忽視的作用。電力電子裝置的應用促進了電力系統轉型，可有效改善電力系統的性能，實現了電力系統的長遠發展。

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王顯平，（1966.03-），職稱中學一級教師，學歷大專，研究方向實驗實訓.