電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)

包海泉

摘要

得益于科技的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電子電力技術(shù)的應(yīng)用逐漸實(shí)現(xiàn)了在深度和廣度上的質(zhì)變，在當(dāng)前能源需求不斷提高的背景下發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。本文對(duì)我國(guó)電力電子技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)進(jìn)行了介紹，針對(duì)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的內(nèi)容、特點(diǎn)以及相關(guān)問(wèn)題做出了敘述，并展望了對(duì)我國(guó)電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 應(yīng)用系統(tǒng) 熱點(diǎn)

作為半導(dǎo)體技術(shù)的繼承者，并在歷經(jīng)可控硅整流技術(shù)、柔性交流輸電技術(shù)的發(fā)展后，電子電力技術(shù)在當(dāng)代己經(jīng)逐漸成為保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、促進(jìn)電氣行業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)性技術(shù)之一。對(duì)于電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠提高電氣系統(tǒng)的質(zhì)量，進(jìn)而滿(mǎn)足各方面的用電需求，保證居民生活、工廠生產(chǎn)以及公司運(yùn)營(yíng)的順利進(jìn)行。

1電力電子技術(shù)應(yīng)用的意義

電力電子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電氣系統(tǒng)有著深刻的意義。首先，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠提高電力企業(yè)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，在進(jìn)行用電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中降低了成本、提高了設(shè)備的能源轉(zhuǎn)化及輸送效率，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行周期的縮短，這不僅為企業(yè)自身發(fā)展帶來(lái)了更高的利潤(rùn)，而且滿(mǎn)足了用戶(hù)用電需求，使電力產(chǎn)業(yè)的社會(huì)影響力有所擴(kuò)大；其次，對(duì)于電子電力技術(shù)的應(yīng)用能夠提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制能力，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的協(xié)調(diào)性，并有助于提高電氣系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量；最后，電力電子技術(shù)的成功應(yīng)用也促進(jìn)了傳統(tǒng)電氣企業(yè)的轉(zhuǎn)型進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、產(chǎn)業(yè)部門(mén)整體化、運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)化的新型企業(yè)建設(shè)目標(biāo)。

2電力電子技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的具體應(yīng)用

2.1新能源發(fā)電方面

當(dāng)前世界范圍內(nèi)各個(gè)國(guó)家對(duì)于能源短缺的緊迫性都有著充足的認(rèn)識(shí)。自工業(yè)革命以來(lái)，對(duì)化石能源的使用就作為實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)高速發(fā)展的前提與關(guān)鍵，然而由于化石能源的儲(chǔ)量有限，部分化石能源的開(kāi)采難度過(guò)高，化石能源的不完全燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染，以及化石能源燃燒產(chǎn)生的溫室氣體所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)等一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，讓人們開(kāi)始考慮用其他較為清潔且儲(chǔ)量豐富的新能源實(shí)現(xiàn)對(duì)化石能源取代的可能性。盡管目前來(lái)說(shuō)這僅僅是理想層面的追求，不過(guò)新能源的應(yīng)用，如對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能以及生物質(zhì)能的應(yīng)用，己經(jīng)幫助人們?cè)谔剿魑磥?lái)能源的過(guò)程中明確了方向。

作為目前電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，新能源發(fā)電己經(jīng)得到了各國(guó)政府以及高校、研究機(jī)構(gòu)的重視。在新能源發(fā)電領(lǐng)域，電力電子技術(shù)的應(yīng)用存在以下特點(diǎn)：首先，現(xiàn)有新能源如風(fēng)能和太陽(yáng)能受環(huán)境因素影響較大，因而不能保證能源供給的穩(wěn)定性；其次，新能源發(fā)電技術(shù)要求電網(wǎng)側(cè)的輸入電能質(zhì)量高，波形平滑，需要對(duì)并網(wǎng)發(fā)電的質(zhì)量進(jìn)行保障。因此，對(duì)于新能源技術(shù)的發(fā)展需要集中針對(duì)裝備的大容量化、高性能化作出規(guī)劃，這也是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)；光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的單機(jī)容量都在向更大容量發(fā)展，以便實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)能和儲(chǔ)能的結(jié)合；同時(shí)，對(duì)于電力電子技術(shù)的研究集中在提高產(chǎn)品效率以及實(shí)現(xiàn)低電壓穿越等方面。

2.2智能電網(wǎng)方面

智能電網(wǎng)作為新興概念名詞，其提出與控制理論發(fā)展以及新能源方向研究的不斷深入密切相關(guān)。在電力電子技術(shù)方面，智能電網(wǎng)要求系統(tǒng)在儲(chǔ)能、高校輸電方面有所突破，并憑借對(duì)信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及測(cè)試技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電。因此，這要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柔性交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、以及同步開(kāi)端技術(shù)等一系列技術(shù)的整合運(yùn)用。

智能電網(wǎng)中的電力電子技術(shù)有著大容量、高輸電電壓以及復(fù)雜子系統(tǒng)三大特點(diǎn)。美國(guó)政府己經(jīng)于2008年提出智能電網(wǎng)計(jì)劃，要求對(duì)可再生能源進(jìn)行入網(wǎng)并開(kāi)展分布式能源管理工作；我國(guó)在該方面仍處在逐步探索階段，預(yù)計(jì)將在2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)。

2.3電氣節(jié)能方面

由于我國(guó)的基礎(chǔ)工業(yè)行業(yè)中所運(yùn)用的較大部分的工程機(jī)械，如冷卻水栗、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等在節(jié)能方面可以由變頻調(diào)速改造予以實(shí)現(xiàn)，因而我國(guó)目前的電氣節(jié)能工作主要針對(duì)變頻調(diào)速展開(kāi)。得益于成熟的變頻調(diào)速技術(shù)以及相對(duì)長(zhǎng)壽命的設(shè)備更迭周期，變頻調(diào)速系統(tǒng)在很多低、高壓電機(jī)系統(tǒng)都得到了運(yùn)用。

變頻調(diào)速系統(tǒng)中電力電子技術(shù)發(fā)展的大方向主要針對(duì)設(shè)備的系統(tǒng)集成、功能簡(jiǎn)化以及效率提高三個(gè)方面。現(xiàn)有變頻器操作復(fù)雜，對(duì)于操作人員的要求較高，這使得設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)化產(chǎn)品進(jìn)行功能簡(jiǎn)化和效率提高成為趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)于設(shè)備整體應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)更多模塊的集合，并增加閉環(huán)控制提高容錯(cuò)性能。

2.4電力牽引方面

電力牽引主要涉及到城市輕軌、高鐵、地鐵等軌道交通系統(tǒng)，是我國(guó)現(xiàn)階段交通發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。其核心部分在于電力電子與電力傳動(dòng)，通過(guò)蓄電池進(jìn)行供電，并實(shí)現(xiàn)恒定力矩控制；同時(shí)，工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，如溫度變化明顯、振動(dòng)劇烈等都對(duì)用于電力牽引的電力電子變換器提出了很高的性能要求。我國(guó)盡管在相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造方面與先進(jìn)國(guó)家存在一定的差距，但是我們應(yīng)該明確技術(shù)的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化。首先，要針對(duì)差速矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)用高性能的閉環(huán)控制；同時(shí)，在裝置性能上需要就集成技術(shù)、冷卻技術(shù)做出深入研究，從而提高變換器的運(yùn)行效率。

3總結(jié)

得益于電力電子技術(shù)的成功應(yīng)用，電力行業(yè)近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，產(chǎn)業(yè)效益也大幅提高。盡管在現(xiàn)階段該技術(shù)存在著較多問(wèn)題，使其對(duì)于電力系統(tǒng)的發(fā)展有一定程度的制約，但是我們有理由相信只要直面挑戰(zhàn)，組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員不斷進(jìn)行技術(shù)改良，電力電子技術(shù)會(huì)在技術(shù)內(nèi)容廣度和技術(shù)應(yīng)用成熟度上有更深層次的表現(xiàn)，從而為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高質(zhì)量、高效率工作提供前提，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

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