先進電力電子技術在智能電網中的應用分析

李幫家

（杭州得誠電力科技股份有限公司，浙江 杭州 311121）

在當前的發展背景下，經濟社會快速發展，各行各業的信息化、智能化水平在不斷地提升，電網的發展也面臨著諸多的挑戰與壓力，在信息科學技術快速發展的現代社會中，現代信息技術、通信技術和控制技術為智能電網的發展提供了更為強大的技術支持。在目前的建設布局中，國家電網結合當前世界上的先進技術，協調各級電網的發展，推動我國電網建設朝著智能化、自動化的目標發展。從技術分類來看，靈活交流輸電技術、高壓直流輸電技術、定制電力技術以及能量轉換技術等方面的技術已經廣泛地應用于我國的電網建設中，為我國電網智能化的發展提供了強大的助力，從長遠的角度來看，進一步推動先進電力電子技術在我國智能電網中的應用與發展，是保證我國電力系統穩定與健康運營的重要保證。

1.先進電力電子技術應用的重要性分析

1.1 保障電網運行的安全穩定性

智能電網的最大特點是具有智能化工作的優勢，該系統是一個互動性較高的系統，在具體應用過程中，該電網系統能夠準確地把握用戶需求，對系統變化以及環境變更及時地做出反應，滿足不同用戶的不同需求。為了使得智能電網的這種功能運行更加流暢，因此，電力電子技術的應用就必不可少。從我國目前的實踐情況來看，我國的電力電子技術水平已經得到了有效地提升，一些電力電子技術也得到了進一步創新發展，尤其是在HVDC、FACTS等領域已經實現了技術方面的突破[1]，有效地提升了我國電網的輸電、配電能力，也大大地改善了我國電網的電能質量。我們在看到我國電網建設可喜成就的同時，還應當正視我們的不足，我國的電網建設基礎性不強限制了我國電網的智能化發展，而且在某些領域中還有著需要提高的地方，從世界化的發展潮流來看，大電網互聯是未來智能化電網建設的主要方向，而從我國電網建設的情況來看，我國交直流互聯的大電網結構設置將會呈現出日趨復雜的情況，在運行過程中的控制難度也會進一步加大，所以，從這個角度來說，將一些先進的電力電子裝置技術應用在電力系統中，可以有效地增強網架結構，保證電網的安全運行。

1.2 有效地利用可再生資源

隨著自然資源的逐漸枯竭，可再生資源的利用受到了社會各界人士的廣泛關注，相關的統計資料表明，我國的風能和光伏電源資源充足，具有非?？捎^的利用價值。但在實際使用的過程中，這些可再生資源具有間歇性和不穩定性的特點，所以在利用過程中就對電網的安全穩定性造成了非常不良的影響，而電力電子技術的應用則可以有效地保證這些可再生資源利用的穩定性，同時保證其實現大規模、分布式以及遠距離式的輸出，從而使得電網對可再生資源具有更強的接納性和兼容性，實現對可再生資源的有效利用。

1.3 改善電能質量與電力市場發展的關系

進入21世紀以來，電力作為一種基本生產資源參與到社會生活的方方面面，在經濟社會中扮演了重要的角色，而且隨著各行各業與電力系統發展的逐漸依賴，人們對于電能的質量要求也越來越高。如何提高電能資源的利用效率已經成為當前電網建設與運行過程中需要重點關注的問題。而將電力電子技術應用在電網系統中，可以有效地提高電能的質量，同時還能夠提升電網系統的配電效率，實現用戶與供電企業之間良好的交互，從而實現電網的智能化、自動化發展[2]。

1.4 保障電網系統中電子裝置運行的穩定性

電力電子技術的應用雖然已經在很多方面展開，但是在可靠性以及經濟性方面卻沒有得到有效地論證，而大量電力電子技術的應用會使用到大量的電子換流技術，這種技術的應用會在整個電網系統中產生不穩定的諧波，或者會引發同步諧振的問題，這也是電力電子和HVDC系統運行過程中所需要解決的主要問題之一[3]，此外，當前的仿真技術不足也進一步限制了我國目前電力電子技術的發展與完善，因此在未來的發展過程中，還需要在我國電網系統中建立統一的電力電子仿真平臺，從而提高電網系統運行的穩定性。

2.FACTS技術的應用分析

FACTS技術是電力電子技術中的重要組成部分，它主要指的是以電力電子設備為載體，結合當前的控制技術來實現對電網系統中交流輸電系統參數以及網絡結構的靈活控制，從而有效地提升輸電線路的輸送能力以及系統的穩定性，在FACTS技術中，SVC的應用進一步增強了智能電網的穩定性，從本質上來說，SVC是一種靈活的交流輸電裝置，在系統的運行過程該裝置的應用可以對系統的電壓進行平衡與調節，從而保證電力系統的穩定性，同時，SVC的應用還能夠提高電網系統的靜態和暫態的穩定性，也能夠加強對系統低頻震蕩的阻尼[4]。隨著近些年電網建設的不斷深入發展，其他類型的FACTS技術也逐漸開始在智能電網中應用解決了電網建設過程中的一些現實問題，尤其是電網系統短路電流超標、超高壓線路充電功率較高等問題的存在，則均需要全控型器件的FACTS裝置來實現調節。到目前為止，我國的FACTS技術已經取得了技術性的突破，我國自主研發的首套500KV分級可控并聯電抗器也開始應用在電網系統之中，為維持電網的穩定運行提供了強有力的支持。

3.直流輸電技術的應用

直流輸電技術分為常規的HVDC技術和柔性直流技術，常規化的HVDC技術具有遠距離輸電、異步聯網、海底電纜送電等方面的優勢，近些年來已經在電網建設過程中得到了充分地應用。而隨著特高壓直流輸電技術的應用更是節省了我國大量的輸電走廊，在電能的運輸過程中將系統的損耗降至最低，全面地提升了送電的經濟性，有效地解決了我國目前東西部電力資源分布不均的問題，加強了電能資源的優化配置。其次，柔性直流技術是一種以電壓源換流器和可關斷電力電子器件絕緣柵雙極晶體管為核心的、靈活環保的直流輸電技術。該技術的應用有效地解決了我國可再生資源的并網問題、壓降城市配電網短路電流、提高了海島供電的能力[5]。在具體的運行過程中，柔性直流輸電系統所使用到的換流器主要運用的是自換相的工作方式，可以實現四象限運行而且同時實現有功、無功功率的獨立控制，在電網系統中可以依托該技術構成既能夠方便控制潮流又能夠具有較高的可靠性的并聯多端直流輸電系統，所以，這些技術的典型優勢加大了柔性直流技術的應用，尤其是在一些偏遠的地區，孤立負荷地區中的應用有著良好的效果。通過上文的分析我們可以看出，加強各個區域之間電網之間的互聯已經是未來電網建設的發展方向，電網之間的互通互聯可以實現電能之間的互濟和動態有功功率的支援，實現電力系統的動態平衡穩定。

表1 我國某變電站柔性直流換流器主要技術參數

4.電能質量技術的應用

在國際研究領域中，電能質量技術一直以來都是各國技術人員重點攻克的對象。在目前的應用過程中，電能質量技術的應用需要在電網系統中建立完善的電能質量評估方法以及等級的劃分體系，然后結合電網系統的實際運行特點從供電使用的接口進行經濟性的分析，對內和對外建立起內部技術等級評估體系與用戶經濟性評估體系，從而保證電網系統在運行的過程中能夠保持最優化的經濟方式運行。在目前我國電網系統的運行過程中，電能質量技術主要有電氣化鐵道平衡供電技術、連續調諧波濾波器關鍵技術、直流有源濾波器相關技術等，而且在我國大多數的電網建設中，統一電能質量控制器也基本上被應用，該設備能夠對電網系統中的重要用戶的電能質量進行保護，而且還在線路中加裝了蓄電池來實現電量的充放電過程，這樣可以對電網的供電情況進行有效地調節，從而保證電力系統的良好經濟效益。

5.能量轉換技術的應用

在未來的發展過程中，可持續發展觀念已經成為各行各業發展的主要指導思想，在電網建設過程中也應當嚴格地遵循這一思想，保證能源的節約與充分利用。在可持續性的發展理念中，能量轉換技術的創新是其最主要的核心內容之一，太陽能、生物能、光能等利用是當前能量轉換領域中研究的重點，我國一直以來對這些領域也進行了深入的研究，到目前為止，風力發電機組變流器控制技術已經被廣泛地應用各種風力發電廠之中，在目前的研究領域中，我國主要集中力量來研究風電場的并網技術，與國外的研究成果相比，我國有關于能量轉換技術的研究依然還處于初級階段中，一些技術方面的論證還需要繼續進行。

在電網建設過程中，能量轉換技術在風能、太陽能等可再生資源的利用以及大規模間歇性電源與微網等需要實現并網運行，因此，能量轉換技術也必須實現該領域中的應用，同時建立起合理的電源結構和布局，從而有效地提升太陽能、風能等可再生資源的能量轉換技術，在我國電力系統中構建出堅強的實體電網，進一步地優化電網的資源優化配置能力。

6.結語

在當前的電網系統建設過程中，電網建設的智能化、自動化發展已經成為當前電力企業發展的主要目標，也是未來電力企業發展的主要方向，在自然資源日益枯竭的現代社會中，智能電網的建設可以解決大量的電能資源，實現良好的可持續性發展觀念，其中，電力電子技術在智能電網建設過程中起到了非常重要的作用，先進的電力電子技術應用可以進一步地強化電網的運行，從而使得電網更加穩定與安全，實現對電網電能質量的改善。從長遠發展的角度來說，先進電力電子技術的應用是建設我國智能化電網的關鍵手段與重要方法，在未來的發展過程中我們要進一步發展電力電子技術，加強其應用與進步，從而推動我國電網的長遠發展。