電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

溫思源　王子強(qiáng)

摘要：電力電子裝置以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，迅速融入到各行各業(yè)中去，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也變得理所應(yīng)當(dāng)。尤其在當(dāng)前對(duì)于電力供應(yīng)質(zhì)量要求越來越高的背景下，使用電力電子裝置，發(fā)揮其在促進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性方面的作用，顯得尤為必要。文章從這個(gè)角度入手，首先對(duì)于電力電子裝置應(yīng)用到電力系統(tǒng)的必要性進(jìn)行探究，接著分析了電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置;電力系統(tǒng);電力運(yùn)行管理

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是以規(guī)?；俚?，而在當(dāng)前的性能發(fā)揮來看，并不能滿足實(shí)際的供電需求，由此電力系統(tǒng)開始邁向了智能化的時(shí)代。而作為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的重要設(shè)備基礎(chǔ)的電力電子裝置，由此充分展現(xiàn)出自身的效能，由此更多的學(xué)者和專家開始將研究的論題界定為電力電子裝置。

1電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用特性

電力電子裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于電力電子裝置具有一定的特性，容易對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，所以，在電力電子裝置應(yīng)用前，應(yīng)對(duì)其特性進(jìn)行分析，具體來說，主要包括以下兩點(diǎn)特性：

第一點(diǎn)，故障管理特性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于電子裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，出現(xiàn)故障是正?，F(xiàn)象。通常情況下，電子裝置故障都是由溫度循環(huán)波動(dòng)或溫度過高引起，在出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷，結(jié)合診斷結(jié)果對(duì)故障進(jìn)行維修，以保證裝置正常運(yùn)行。同時(shí)，還可利用電子裝置的故障機(jī)理判斷裝置的工作壽命，提前采取預(yù)防措施。

第二點(diǎn)，可靠性，電力電子裝置在電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，其自身的可靠性直接影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。電力電子裝置的可靠性由電子裝置自身的故障率、平均維護(hù)時(shí)長(zhǎng)、平均無故障運(yùn)行時(shí)間和其他因素決定，同時(shí)，根據(jù)估算的電力電子裝置的可靠性，可以為電力系統(tǒng)的維修、檢查、運(yùn)行以及管理工作提供有效的參考信息，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性[1]。

2電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

2.1在儲(chǔ)能階段

可再生資源通常具有季節(jié)性、實(shí)時(shí)性以及不定性等特點(diǎn)，所以在利用可再生資源進(jìn)行發(fā)電時(shí)，具有不穩(wěn)定性，基于此，需要對(duì)電能進(jìn)行有效的存儲(chǔ)，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，電力電子裝置在儲(chǔ)能階段的應(yīng)用主要包括以下幾種裝置：

2.1.1電池儲(chǔ)能裝置

與其他裝置相比，電池儲(chǔ)能裝置在我國應(yīng)用范圍較廣，并且該裝置能將任何裝置生產(chǎn)出的電力資源利用電池進(jìn)行儲(chǔ)存，其主要工作原理是，利用適當(dāng)?shù)闹绷髯儞Q器，保持電池裝置中的電流穩(wěn)定，通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，集成電池并實(shí)現(xiàn)電流的高低壓和電流變化，同時(shí)利用四象限調(diào)節(jié)功率。電力電子裝置的高效利用，可以將電能的損耗降到最低，從而得到最優(yōu)化的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

2.1.2壓縮空氣儲(chǔ)能裝置

壓縮空氣儲(chǔ)能裝置主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，其工作原理是：利用負(fù)電荷處于低谷的狀態(tài)下，空氣壓縮機(jī)會(huì)受到富余電量驅(qū)動(dòng)，將電能以高壓空氣的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，當(dāng)電力系統(tǒng)處于用電高峰期時(shí)，釋放儲(chǔ)存空間中的高壓空氣，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

2.1.3水力儲(chǔ)能裝置

通常情況下，水力儲(chǔ)能裝置采用抽水儲(chǔ)能的方式，利用轉(zhuǎn)換電功率，實(shí)現(xiàn)電力功能備用緊急能源或調(diào)峰填谷等作用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要利用抽水蓄能機(jī)組勵(lì)磁電流幅值與頻率的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電力功率轉(zhuǎn)換。

2.2在發(fā)電階段

當(dāng)前，我國傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)通常利用不可再生資源進(jìn)行發(fā)電，例如，火力發(fā)電、蒸汽發(fā)電等，在實(shí)際工作過程中，不僅消耗大量的不可再生資源，同時(shí)還對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，所以，新型電力系統(tǒng)應(yīng)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在發(fā)電時(shí)充分利用環(huán)保可再生資源，例如，太陽能、水能、分能等，并提升資源的利用效率。在實(shí)際應(yīng)用過程中，電力電子裝置在發(fā)電階段的應(yīng)用主要包括以下幾種裝置：

2.2.1風(fēng)力發(fā)電裝置

在實(shí)際應(yīng)用過程中，變流器是風(fēng)力發(fā)電的主要環(huán)節(jié)，也是必不可少的環(huán)節(jié)。風(fēng)電變流器利用逆變器和整流器將不穩(wěn)定的風(fēng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率、電壓以及相位都符合并網(wǎng)要求的電能資源。

2.2.2光伏電站裝置

我國大型的光伏電站裝置由匯流器、光伏陣列組件、逆變器、升壓變壓器以及濾波器構(gòu)成，是當(dāng)前大規(guī)模利用太陽能的最有效方式。當(dāng)前，光伏電站利用的電力電子裝置主要分為兩類：一類是對(duì)不穩(wěn)定電能進(jìn)行處理的裝置，另一類是將太陽能進(jìn)行處理并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

2.2.3水能發(fā)電裝置

水力發(fā)電裝置，主要是利用調(diào)節(jié)水庫位置的高低改變水的勢(shì)能，從而利用勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁是水利發(fā)電站的重要裝置，在實(shí)際應(yīng)用過程中，大型發(fā)電機(jī)組采用靜止勵(lì)磁技術(shù)，其控制相對(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)速度較快，能有效提升水利發(fā)電的工作效率與運(yùn)行性能。水利發(fā)電機(jī)采用交流勵(lì)磁技術(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整勵(lì)磁電流的頻率，從而調(diào)節(jié)水頭壓力和水流量，提升水力發(fā)電質(zhì)量。

2.3在輸電階段

2.3.1分頻輸電

分頻輸電系統(tǒng)利用低頻傳輸電能，能有效減少輸電線路的電氣距離，從而提升系統(tǒng)的傳輸能力，防止線路電壓波動(dòng)。當(dāng)前，我國分頻輸電主要是通過交變頻器實(shí)現(xiàn)工頻電網(wǎng)與輸電線路的鏈接。

2.3.2固態(tài)變壓器

固態(tài)變壓器，是一種將電力電子轉(zhuǎn)化技術(shù)和電磁耦合電能相結(jié)合，可變換電壓和電流幅值、頻率、相位、形狀以及相數(shù)的新型變壓器，具有潮流控電、調(diào)節(jié)電能質(zhì)量等功能，提升了電能系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。

2.3.3直流輸電

直流輸電主要包括柔性直流輸電和常規(guī)直流輸電，在柔性直流輸電中，主要采用全控器件的換流器，具有有功率和無功率獨(dú)立可控優(yōu)勢(shì)，而常規(guī)直流輸電中，主要采用晶閘管的換流器。

結(jié)論

綜上所述，電力電子裝置在電力系統(tǒng)應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電子電力系統(tǒng)裝置與電力系統(tǒng)的研究，利用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷創(chuàng)新技術(shù)，從而促進(jìn)我國電力系統(tǒng)快速發(fā)展。同時(shí)，將節(jié)能環(huán)保理念作為當(dāng)前行業(yè)發(fā)展理念，將電力系統(tǒng)逐漸向智能化和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]姜建國，喬樹通，郜登科.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，3803：2-6+18.

[2]劉沐欣.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，16：45-46.（2016-05-10）