先進電力電子技術在智能電網中的應用

鄒珂

隨著經濟社會的不斷進步，科學技術的迅速發展，電力電子技術得到了充分的提升，其在許多領域都得到了創新性的應用。尤其在智能電網當中，起到了舉足輕重的作用。近年來我國的城市規模不斷擴大，隨著城市化進程的不斷提高，對于城市電網的建設要求也越來越高。隨著電網技術的不斷發展，智能化是必然的趨勢，只有充分發揮好先進電力電子技術在電網中的作用才能促進電網智能化。

隨著經濟的不斷發展，社會的不斷進步，城市的電力供應系統也在不斷的進步。為了保護各用電設施與器材的安全運行，并滿足它們的用電需求，電網的鋪設便顯得尤為重要。隨著城市化規模的不斷擴大，我國的城市電網建設速度難以與時代進步的步伐相匹配，尤其是智能電網的鋪設方面，遠遠落后于其他發達國家。要提高我國城市智能電網的建設，就需要發展先進電力電子技術，本文就先進電力電子技術在智能電網中的應用進行簡單的闡述與分析，從而為我國先進電力電子技術在智能電網中的應用提供部分經驗。

智能電網對先進電力電子技術的需求

在強化優化電網及保障大電網安全方面的需求。智能電網的系統覆蓋范圍較廣，不同于其他的單向連接系統，它是一個互動系統，它需要依據周邊的環境，用戶的使用要求以及系統自身的一些需求來進行自身的反應與調整。這便是智能化的電網，想要促進電網的智能化，便需要采用一些先進的電力電子技術。這些先進的電力電子技術可以幫助搭建的電網對于周邊的環境，用戶的使用要求以及系統自身的一些需求進行迅速反應，并采取強有力的措施來調整控制。在我國電力電子科技人才的不斷學習與研究下，通過各種各樣的形式完成了相應的創新。這其中包括HVDC技術以及FACTS技術等高新自主創新技術。通過這些技術的采用，可以有效的增強配電網的配電供給能力，還可以改善智能電網當中的電能供給質量，同時降低智能電網當中出現故障的概率，并且能在故障發生后進行及時的維護與更新。這些都是自主創新的先進電子電力技術在智能電網當中的運用。未來電網的智能化是必然的趨勢，更對先進電子電力技術的發展創新提出更高的要求。

在促進可再生能源有效利用方面的需求。可再生能源一直是國家發展的重點能源，當前我國所開發利用最廣泛的可再生能源便是光能和風能。我國的風能與光能的利用區域主要在我國的東北部區域，華北部區域以及西北部區域，這三大地區的預計在2020風力發電的總量可以達到100GW甚至更多，通過太陽能電池吸收光能進行轉換發電，大約可以達到20GW的電量。風力發電的設備以及基地站較為集中，以千萬千瓦級別的發電站基地為主。太陽能發電的發電站則較為分散，規模也相對較小。由于這些可再生的清潔能源具備能源接受間歇性，能源采集不確定性的特點，因此，需要進行智能電網的搭建，通過采用先進的電力電子技術，對于進行智能性調控。在此基礎上，對可再生能源的發電上進行分配調控，從而保證大規模能源采集來源有所保障，進而提升我國清潔能源在整體能源比例中所占的比重，降低不可再生能源的消耗，既能夠遏制能源枯竭的現象出現，又能夠緩解全球變暖的趨勢，從而為環境改善打下基礎。

在改善電網電能質量與電力市場方面的需求。隨著經濟的不斷發展，社會的不斷進步，電網配置的電能質量被越來越多的企業與研究人員所重視。尤其是當前清潔能源的比重不斷增加，清潔能源電能基地以及一些微型的發電站，這些發電基地之間相互并網造成了電能質量的下降，造成電量流失或者其他的供電問題。經過數據部門的統計，由于電能質量下降造成的資金流失有數千億美元。通過先進電力電子技術的應用可以提升智能電網供給的電能質量。

先進電力電子技術在智能電網中的應用

FACTS技術在智能電網中的應用。 FACTS技術的基礎是以先進的電力電子設備作為核心設備，然后采用現代電子智能控制技術對發電設備的電流輸出參數進行記錄與調控，不但能夠提升電網在電流輸送過程當中的電流穩定性，還可以增強系統的穩定性與精確性，隨著電子科技的不斷發展，FACTS技術已經不單單是由半控制基礎部件組成的靜止無功補償器，而是已經發展到有可關斷器件的靜止同步補償器。在FACTS技術當中，SVC技術是很重要的一部分，該技術的特征在于是一種靈活交流輸電裝置。能夠提升系統的靜態以及動態的穩定性。進而提升電網輸電能力與電能的輸送效率。TCSC技術在智能電網中體現在其靈活的交流輸電方向上，提升線路當中電力的輸送效率，提升系統穩定性，降低阻尼并降低輸電過程中產生的電流損耗。

直流輸電技術在智能電網的應用。直流輸電技術在智能電網的應用涉及到常規HVDC技術在智能電網當中的應用，以及柔性直流技術在智能電網當中的應用。常規HVDC技術主要是利用超高壓的直流輸電技術進行距離較遠的電能分配與輸送，尤其是在海底電纜的鋪設當中，常規HVDC技術具有較高的優勢。該技術在節省輸電線程，提升系統整體效率，降低損耗，減少電流損失等方面效果極其顯著。由于我國的能源分布不均勻，涉及到長距離的電能輸送，該技術的采用可以提升輸電的經濟性與效率。在柔性直流技術當中，主要是以換流器與可關斷的的電力電子器件為設備核心，極大的減少了城市供電體系當中存在的短路問題出現的概率，對于一些電源需求緊急，能源極其短缺的地方供電有較積極的作用。

其他技術在智能電網的應用。其他運用較為廣泛的技術分別為電能質量技術以及能量轉換技術。由于在工業的生產過程中對于電能的要求相對較高，從而促進了智能電網研究的發展。尤其是在歐美日本等發達國家。當前對于電能質量的測定大多是由動態電壓調節器進行探測，通過建立完善的電能質量評估方法，進行相應的經濟性分析，確保用電需求單位的用電質量，調節高峰期有低峰期的電量分配，帶來較大的經濟效益。而能量轉換技術主要是指通過較低污染，較低能耗的方式進行產電，主要指的是利用清潔能源進行產電工作，如風能，光能，通過這兩種能量形式轉換成電能，可以極大的減少不可再生能源的消耗，延緩溫室效應的趨勢。

隨著經濟的不斷發展，社會的不斷進步，城市的電力供應系統也在不斷的進步。電網鋪設的智能化也是發展的趨勢所在，本文通過對先進電力電子技術在智能電網中的應用進行分析。主要在智能電網對先進電力電子技術的需求以及先進電力電子技術在智能電網中的應用進行闡述，并就具體的在強化優化電網及保障大電網安全方面的需求，在促進可再生能源有效利用方面的需求，在改善電網電能質量與電力市場方面的需求以及各種技術在智能電網當中的應用進行探討，從而為我國的智能電網的發展提供經驗。