基于深度學習的電力電子裝置在智能電網中的適應性分析與設計

趙允鐸劉春德（.石家莊機械化步兵學院，河北石家莊 050000；.東北大學，遼寧沈陽0000）

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基于深度學習的電力電子裝置在智能電網中的適應性分析與設計

趙允鐸1劉春德2
（1.石家莊機械化步兵學院，河北石家莊 050000；2.東北大學，遼寧沈陽110000）

【摘要】隨著現代社會對電力電子裝置的不斷應用，該項技術的持續發展，電力電子裝置在電網中的適應性應用也被逐漸重視，其中的適應性過程中的安全性、可靠性、穩定性的要求也在逐步提高，整個過程中，要能夠促進智能電網向可持續發展和智能化方向不斷靠近。從提高可靠性、安全性、經濟性和標準化的視角，進一步完善了電力電子裝置在智能電網中的應用匹配問題，并且在考慮電網的性能、效率、收益成本因素后，提出了適應性分析的規劃和設計，以數據分析，函數分析建模的形式，對電網規劃課題的研究與探索進行指導。

【關鍵詞】智能電網 電網性能 電力電子標準模塊

1 智能電網中電力電子裝置的主要應用

1.1 發電機組勵磁

大型發電機組的應用過程中，避免了勵磁機應用過程中的種種弊端，具有調節速度提升顯著、操控性能便捷，對于發電廠運行的效率有顯著提高作用。交流勵磁技術在水力發電機組的應用過程中，通過電流頻率不斷的應用調整，動態監測，進而實現發電系統對于水流動態監管，水流壓力變化的及時調節，品質提升的同時，提升了效率。

1.2 風力發電

變流器在風力發電過程中，起著舉足輕重的作用。他的工作原理是他通過整流器和逆變器，可以將不穩定的風能轉變為電壓、頻率和相位符合并網要求的電能。隨著兩電平、三電平逐步變換為H橋級聯型、有源中點鉗位、模塊化多電平換流器等多電平方向，風力發電在電壓增效和電流效果提高方面有顯著的提升，并且在這個過程中，進一步降低了線路損耗和傳導過程中的運行成本，促進了風電系統榮領和電壓拓展技術的進一步實施，風力發電和海上風力發電大規模的效果提高。

1.3 光伏電站

大型光伏電站由光伏陣列組件、匯流器、逆變器組、濾波器和升壓變壓器構成，是一種大規模、集中規模的利用太陽能的現金方式。通過并聯逆變器施加控制方案進而實現了無功補償、有源律動和電壓動態變頻補償等功能。

2 電能存儲儲能技術在智能電網中應用

2.1 可以緩解高峰負荷供電需求

提高現有電力設備的電能利用率和電網的運行的成本節約；對電網故障的發生頻率可以有效抑制，提高電能應用質量和用電效率。滿足社會經濟對于電能的越來越高的需求和要求。

2.2 可調速抽水蓄能

上水庫、下水庫和輸水及發電系統組成了抽水儲能電站。在實際應用過程中，由于水差的不斷變化，抽水儲能點在只有在工作變速可調情況下，才能取得最佳發電效果。現階段的可調速抽水儲能機組主要采用了繞組勵磁方式，具體的勵磁調節系統可以將晶閘管內的變頻器或者基于電子電力空間的電壓電流變換器轉變成電流形式。

2.3 壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能的工作原理為：當智能電網的用電處于低谷時，空氣壓縮機利用多余電量，把能量以高壓空氣的形式存儲起來；當用電負荷處于高峰時，釋放儲存空間內的空氣，驅動發電機發電。

2.4 電池儲能

電池儲能系統主要包括電池系統和功率調節系統。鋰離子電池、鈉硫電池和全釩液流電池可以實現電視模塊均衡電流，大幅度提高增益效果和變換電流，并作為電池模塊輸出接口實現串并聯成組，提高了電壓等級、簡化了控制需求、優化了系統拓展補充。

3 微型電網

微型電網是由分布式電源、功率變換器、相關負荷和監控保護裝置匯集而成的小型發配電系統功能組成了微型電網。通過功率變換器的調節，微型電網可與外部電網并網運行，實現局部的功率平衡與能量優化；在外部電網故障時，通過變換器的解列，使微型電網運行在獨立模式，可以繼續向關鍵負荷供電，提高用電的安全性和可靠性。

3.1 輸電環節

（1）直流輸電。直流輸電包括常規直流輸電和柔性直流輸電。常規直流輸電采用基于晶閘管的換流器；柔性直流輸電采用基于全控器件的換流器。在柔性直流輸電中，換流器拓撲由兩電平、三電平逐步發展到模塊化多電平，使得器件的開關頻率和開關應力低、輸出電壓的諧波和畸變率小。（2）分頻輸電。分頻輸電系統利用較低的頻率傳輸電能，可減少交流輸電線路電氣距離，提高系統傳輸能力，抑制線路電壓波動。在水電、風電等可再生能源發電系統中，由于發電機轉速較低，十分適合利用低頻進行發電和輸電。

3.2 固態變壓器

固態變壓器是一種將電力電子變換技術和基于電磁耦合電能變換技術相結合，可對電壓或電流的幅值、相位、頻率、相數和形狀等特征進行變換的新型變壓器。

4 適應性體系

4.1 適應性技術體系

適應性技術體系是在原有電網規劃體系的基礎上，從電網性能、電網效率、社會效益和成本四大目標因素出發，并由多個具體的智能電網規劃課題來進行不斷完善。保證電網性能是電網規劃的根本任務，智能電網首先必須是一個堅強的電網。而根據電網發展的區域和時間等不同角度又可以進一步分解成若干三級因素。

4.2 適應性組織體系

適應性組織體系由一個多目標、多階段，有完善的反饋機制的規劃流程來進行嚴格保證。在整個規劃過程中不斷將規劃結果反饋至上一階段的目標中進行校驗。

4.3 適應性評價體系

由于面向智能電網的多適應性規劃體系是一個多目標、多階段的體系，因此借鑒管理學理論研究方法，運用綜合指數全面體現多目標管理的理念并指導實踐。

5 結語

電力電子裝置改善了智能電網的性能，促進了智能電網的漸變轉型。在可靠性評估、故障運行管理、硬件在回路仿真和電力電子標準模塊方面，分別對裝置設計、運行、研發和制造方面的關鍵技術進行研討。針對智能電網的需求，有針對性地對電力電子裝置應用中的若干技術難題進行剖析和解決。本文系統地總結了面向智能電網的多適應性規劃體系的四大目標因素，提出了電子電力裝置在智能電網中的適應性條件和因素。總結了面向智能電網的多適應性規劃體系的四大目標因素，建立多階段、多目標、有完善反饋機制的規劃流程。但是面向智能電網的多適應性規劃體系的研究才剛剛起步。

參考文獻：

［1］余貽鑫，欒文鵬.智能電網評述［J］.中國電機工程學報，2009，29 （34）：1-8.

［2］帥軍慶.加快建設中國式智能電網［J］.上海電力，2009（4）：341-344.

［3］曾慶禹.電力市場條件下的發輸電規劃協調與運行模式［J］.電力系統自動化，2004，28（5）：1-5.

［4］麻常輝，薛禹勝，魯庭瑞，等.輸電規 劃方法的評述［J］.電力系統自動化，2006，30（12）：97-101.