電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳云龍大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳云龍
大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

近年來，我國(guó)電力技術(shù)應(yīng)用越加廣泛，它已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的能源之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力資源需求也呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，電力系統(tǒng)發(fā)展逐漸自動(dòng)化、智能化。作為電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，電力電子裝置技術(shù)水平?jīng)Q定了電力系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢(shì)。因此，本文筆者對(duì)電力電子裝置的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入的分析和研究，并提出了有效的解決意見和建議。

電子裝置；電力技術(shù)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)

前言

電力資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要依托，是人們生產(chǎn)和生活的重要資源。電力電子裝置應(yīng)用到配電、發(fā)電、變電、輸電等各個(gè)電力系統(tǒng)應(yīng)用過程，只有實(shí)現(xiàn)電力電子裝置的高度自動(dòng)化和智能化，才能夠提升電力系統(tǒng)的高高效性、高穩(wěn)定性和高可靠性。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)電使用的是不可再生能源，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源利用率低，其早已不能滿足不斷增長(zhǎng)的社會(huì)需求。

1.電力電子裝置與電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

為了不斷完善電力系統(tǒng)建設(shè)，提升電力資源利用率，更好的滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，提高電力電子裝置技術(shù)水平，下面我們就電力電子裝置及電力系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述，深入了解電力電子裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的現(xiàn)實(shí)意義。

由于近年來我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)于生活品質(zhì)的要求也隨之提高，電力資源傳輸由小容量、短距離逐漸向大容量、遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)變，電力系統(tǒng)逐漸向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展無疑是推動(dòng)電力系統(tǒng)發(fā)展的重要影響因素，電力系統(tǒng)智能化實(shí)現(xiàn)了全國(guó)各地電能使用，我國(guó)電力系統(tǒng)現(xiàn)今規(guī)模在世界也是位居前列。我國(guó)電力電子裝置在電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間雖短、起步較晚，但其發(fā)展迅速。同時(shí)電力電子裝置的應(yīng)用也極大的改善了我國(guó)電能輸送質(zhì)量，促進(jìn)了電網(wǎng)發(fā)展。傳統(tǒng)電纜傳輸已經(jīng)逐漸被光纖傳輸所取代，這是我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的突出改進(jìn)，它打破了傳統(tǒng)的技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，電力電子裝置也由傳統(tǒng)半控型裝置轉(zhuǎn)變?yōu)槿匦脱b置，并逐漸發(fā)展為復(fù)合型裝置，數(shù)字控制也逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬控制等等，雖然我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展較快、規(guī)模較大，但與世界先進(jìn)電力系統(tǒng)仍有著一定的差距，具體表現(xiàn)在科技含量較低、智能化程度不高、創(chuàng)新性技術(shù)應(yīng)用少等方面。因此，我國(guó)電力系統(tǒng)工作人員應(yīng)當(dāng)充分自身行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，全身心的投入到電力電子裝置的科學(xué)研究當(dāng)中去，不斷完善我國(guó)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)，提高電力系統(tǒng)智能化、自動(dòng)化水平，推動(dòng)電力系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)，加快我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展步伐，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。

2.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1電力電子裝置在發(fā)電階段的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，均是采用不可再生能源來發(fā)電的，可利用資源有限且易造成重大環(huán)境污染，并不利于電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期發(fā)展。因此，新型電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)因地制宜，從環(huán)境保護(hù)的角度不斷開發(fā)可再生能源如：勢(shì)能、風(fēng)能、太陽能等，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)，不斷提高能源的利用率，下面我們就從可再生能源的開發(fā)和利用加以敘述，簡(jiǎn)要介紹電力電子裝置在風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電幾方面的具體應(yīng)用。

首先，風(fēng)力發(fā)電。由于風(fēng)是一種自然現(xiàn)象，其變化較快，想要利用風(fēng)力發(fā)電就必須對(duì)當(dāng)?shù)仫L(fēng)能變化有一個(gè)全面的了解，我們需要通過電力電子裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能的逆變和整流，將其變化為可供使用的、電壓穩(wěn)定、頻率可控的電能資源，這也就是我們較為常見、應(yīng)用普遍的電力變流器。變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層極大的提升了電能容量和電壓，提升了風(fēng)力發(fā)電效率。

其次，水力發(fā)電。相較于風(fēng)力發(fā)電而言，水力發(fā)電穩(wěn)定性較高，但整體建設(shè)規(guī)模較大，它利用調(diào)節(jié)水庫(kù)水位線的高低變化實(shí)現(xiàn)對(duì)水力勢(shì)能的運(yùn)用，進(jìn)而達(dá)到發(fā)電的目的。水力發(fā)電采用了交流勵(lì)磁技術(shù)，不僅有效的提升了水力發(fā)電速度，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確發(fā)電，還極大的提升了水力發(fā)電站工作效率。交流發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁是水力發(fā)電的核心電力電子裝置，其原理較為簡(jiǎn)單，它就是通過改變交流頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓和流量大小的控制。

再者，太陽能發(fā)電。毋庸置疑，就是利用太陽散發(fā)熱能來發(fā)電的，它所使用的電力電子裝置就是能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿淖儔浩鳌V波器、變壓器等裝置。我國(guó)太陽能發(fā)電的應(yīng)用水平不高，在某些方面的應(yīng)用仍存在一定的不足之處，許多太陽能發(fā)電問題仍有待我們繼續(xù)研究并加以解決。

2.2電力電子裝置在儲(chǔ)能階段的應(yīng)用

由于可再生能源具有較為明顯的季節(jié)性和實(shí)時(shí)性，這就造成電能應(yīng)用的階段性，出現(xiàn)了生活生產(chǎn)電能使用的高峰和低谷，電能儲(chǔ)存也就成為了保證人們正常用電的重大舉措，只有做好這一點(diǎn)才能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。筆者就以我國(guó)目前應(yīng)用較為廣泛的水力儲(chǔ)能裝置、風(fēng)力儲(chǔ)能裝置和電池儲(chǔ)能裝置幾方面加以論述：

第一，電池儲(chǔ)能裝置。該裝置是我國(guó)研究時(shí)間較早的一種電力電子裝置，它能夠?qū)⑷我獍l(fā)電裝置電力資源轉(zhuǎn)化為電能。其根本發(fā)電原理就是利用小功率直流變換器平穩(wěn)化儲(chǔ)存到電池當(dāng)中，并利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓高低電流大小的控制，利用電壓型四象變換器進(jìn)行裝置功率的調(diào)節(jié)。這是電力電子裝置中損耗最小化、最優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)。

第二，水力儲(chǔ)能裝置，該裝置采用的是抽水儲(chǔ)能的辦法，應(yīng)用較為普遍的就是利用抽水蓄能中勵(lì)磁電流頻率與幅值轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力功率的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而達(dá)到對(duì)電力能源供應(yīng)的高峰和低谷問題的解決。

第三，風(fēng)力儲(chǔ)能裝置。它利用的就是對(duì)空氣進(jìn)行壓縮的方式達(dá)到儲(chǔ)能的目的，通過空氣壓縮機(jī)進(jìn)行空氣壓縮存儲(chǔ)，當(dāng)電能應(yīng)用不足時(shí)，就可以將空氣勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓱?yīng)用的電能，滿足電力供應(yīng)需求。

2.3電力電子裝置在輸電階段的應(yīng)用

若是想要在電力行業(yè)走的更遠(yuǎn)、更久就必須要實(shí)現(xiàn)輸電領(lǐng)域的高容量、長(zhǎng)距離、低損耗電力輸送這就需要利用電力電子裝置的協(xié)助，如變流器和換流器等來降低電能裝換過程中的損耗。在長(zhǎng)距離、高容量的電力輸送過程中極易受意外災(zāi)害的影響，進(jìn)而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。此時(shí)，電力電子裝置對(duì)電力輸送異常的發(fā)現(xiàn)和控制就顯得十分重要，它能夠?yàn)殡娏ぷ髡咛峁┯杏玫膮⒖家庖姡苊庵卮竽茉春徒?jīng)濟(jì)損失。

2.4電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)建設(shè)是現(xiàn)代電力行業(yè)發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求，只有實(shí)現(xiàn)電力資源網(wǎng)絡(luò)的高度智能化和自動(dòng)化，才能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到對(duì)各個(gè)電網(wǎng)環(huán)節(jié)的有效監(jiān)控，促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間電力資源雙向流動(dòng)。利用功率變換器進(jìn)行用電功率調(diào)節(jié)是智能電網(wǎng)的主要操作方法。電力電子裝置集成實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)通信系統(tǒng)的有效控制，促進(jìn)了電網(wǎng)的自動(dòng)化和智能化，極大的提升了電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.5電力電子裝置有效的提升了電能的利用效率

由于近年來我國(guó)對(duì)于電能需求的不斷增加，而自然中的可再生資源又不能做到長(zhǎng)時(shí)間、不間斷供應(yīng)，這就要求我們從節(jié)能降耗等方面入手。電力系統(tǒng)要提高電能使用效率、降低電能損耗。電力電子裝置應(yīng)充分發(fā)揮其作用，利用鏈?zhǔn)骄爸峦窖a(bǔ)償器維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、降低電壓擾動(dòng)，努力營(yíng)造良好的電力供應(yīng)及使用環(huán)境。諧波治理裝置能夠降低電網(wǎng)中諧波，降低不必要能源損耗，而動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓暫降補(bǔ)償，有效的降低電壓設(shè)備損害，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠。

3.電力電子裝置未來發(fā)展方向

我國(guó)電力電子裝置在應(yīng)用方面取得了重大突破，電力系統(tǒng)得到了極大的改善，但目前仍與世界先進(jìn)水平有著一定的差距。我們應(yīng)當(dāng)從電力資源基本需求出發(fā)，不斷改善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不斷加強(qiáng)電力電子裝置方便的研究。我們應(yīng)當(dāng)做好電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化建設(shè)，利用電力電子裝置，積極采用科學(xué)合理的電力電子裝置設(shè)計(jì)，不斷提高我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平，充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電換流器的可靠性和太陽能發(fā)電逆變器的穩(wěn)定性，努力降低能源損耗。積極開發(fā)新的可再生能源，加強(qiáng)電力系統(tǒng)能源開發(fā)建設(shè)。做好電力系統(tǒng)故障應(yīng)急體系，利用電力系統(tǒng)的有效控制實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的優(yōu)化配置，提高能源利用率。作為現(xiàn)代化我國(guó)優(yōu)秀電力系統(tǒng)行業(yè)工作者，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性，肩負(fù)起發(fā)展電力行業(yè)的偉大歷史使命，不斷加強(qiáng)我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)，提升電力服務(wù)質(zhì)量。

結(jié)束語

電力系統(tǒng)建設(shè)是人們生活生產(chǎn)正常運(yùn)行的重要保障，是現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)的基本要求，電力電子裝置作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，它在保證電力系統(tǒng)可靠、及時(shí)和準(zhǔn)確運(yùn)行等方面有著難以取代的作用。因此，我們必須要重視電力電子裝置科技水平的提升，使其努力向發(fā)達(dá)國(guó)家電力行業(yè)發(fā)展水平靠攏，積極投身于電力電子裝置的開發(fā)與研究，更好的滿足日益增長(zhǎng)的電力資源需求，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展要求。

［1］周孝信，陳樹勇，魯宗相.電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望--試論三代電網(wǎng)［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（33）

［2］張文亮，湯廣福，查鯤鵬，賀之淵.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2010（04）

［3］盛況，郭清，張軍明，錢照明.碳化硅電力電子器件在電力系統(tǒng)的應(yīng)用展望［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2012（30）

［4］李喬，吳捷.關(guān)于電力電子裝置諧波問題的綜述［J］.電源技術(shù)應(yīng)用.2004（07）

［5］喻翔.電力系統(tǒng)中電力電子裝置的應(yīng)用研究［J］.電子技術(shù)與軟件工程.2015（10）

［6］賀之淵，湯廣福，鄭健超.大功率電力電子裝置試驗(yàn)方法及其等效機(jī)理［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2006（19）