電力電子技術在智能電網中的應用

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摘要：由于社會的快速發展，先進電力電子技術在智能電網當中的應用越來越廣泛，在一定程度上推動了智能電網不斷走向信息化、數字化、自動化，并使電力系統中智能電網的運行更加高效、更加安全。本文通過對智能電網發展中電力電子技術的需求進行分析，從而對先進電力電子技術在智能電網中的應用進行了深入的研究。

關鍵詞：電子技術；智能電網；應用

1現代電力電子技術的特點

新型電力電子器件的優勢有很多，不但革新了電力電子技術，還推動了現代電力電子技術階段的到來。現代電力電子技術所具備的特點主要有：

1.1全控化

全控化是基于半控型普通晶閘管而發展到各類自關斷器件，在電力電子器件的功能上實現了重大突破。自關斷器件全程化的實現，將以往電力電子器件的復雜換相電路取消了，簡化了電力。

1.2集成化

集成化的分立方式完全不同于傳統電力電子器件的分立方式，全控型器件是眾多單元器件的并聯集合，都在一個基片上集成。

1.3高頻化

高頻化指的是在實現器件集成化的同是，也將器件的工作速度提高了。比如GTR能夠在10kHz頻率以下工作，IGBT能夠在幾十千赫茲以上工作，功率MOSFET超過數百千赫茲。

1.4高效率化

高頻化通過變化技術和器件兩方面來體現。電力電子器件的不斷降低的導通壓降，會使得導通損耗降低；而器件開關加快的上升和下降過程，會使得開關損耗降低；器件合理運行，能夠使運行效率提高；而將軟開關技術應用到變換器中，會進一步提高運行效率。

2智能電網對電力電子技術的需求

2.1可使電網及保障大電網安全性得到大幅提升

為了最大限度的滿足用戶需求、系統變化、以及環境變更等要求，智能電網不僅要適應能力強、反應能力強，還需有較高的互動性，而電力電子技術可以有效提高電網的適應能力和反應能力。現在，通過不斷的創新，已在FACTS和HVDC等相關產業中形成了新的電力電子技術培育點，不僅減少了電網故障損失，還使電網故障后能在最短的時間內恢復，同時，還大幅提高了電網輸電能力和電網電能質量。由于智能電網的不斷發展和健全，也需進一步提高電力電子技術水平。電網網架結構是現在我國電網中的一個薄弱環節，需進一步提高和調節輸電、配電等領域的水平，這就需要我們深入研發靈活交流輸電裝置，從而加強電網網架結構。從全球范圍內來看，大電網互聯是將來電網發展的必然走向。

2.2可提供電網電能質量，滿足電力市場需求

隨著社會經濟以及科學技術的快速發展，在很大程度上提高了我國工業水平，因此，人們也越來越重視電能質量問題。微型電網、光伏發電站、以及大規模風電場等，是現在影響電能質量的主要并網。通過調查數據得出，美國每年因電能質量所造成的損失已達到了高達了千億美元。另外，現在，用戶參與電力市場領域的占比也越來越高，這使得用戶與供電方同之間的關系越來越密切，而雙方共同追求的利益目標即是實現電能的高效利用。在治理電網電能質量過程中，應用電力電子技術和裝置不僅能夠有效提高電網的配電效率，還能使用戶與供電方之間的交互性提高，另外，還大幅提高了電力供應的質量與效率，在很大程度上促進了智能電網的發展。

2.3提高電網電力電子裝置的可靠性

在電力系統中，已廣泛應用了電力電子技術，其發展也比較成熟了，但是，現在仍未建立健全的評估電力裝置經濟性與可靠性的體系。因此，在大量電力電子裝置被應用的情況下，最重要的一個問題即是有效評估電網適應性和電力電子裝置所產生的經濟效益。而電力電子技術的安全使用是智能電網的一個關鍵課題。隨著電力換流技術在系統中的廣泛應用，不斷出現了一些問題，如：次同步諧振、諧波不穩定、以及同步電機自激扭振等問題，現在我國已開始研究這些相關的問題。此外，目前仿真技術還不完善，存在一些不足，在一定程度上制約了電力電子技術的發展，所以，我們要建立電力電子統一仿真平臺，并深入研究電力電子裝置的特性，以提高系統的可靠性。

2.4推動節能減排技術的研究

國家發展和改革委員會、國家電監會、以及國家能源局，通過監督檢查2008年全國電力企業的節能減排工作，總結得出，要實現電力企業的節能減排工作是一項長期而困難的任務。由于經濟的快速發展，我國對清潔能源的需求日益增多，因此，我們要提高電力電子技術，以實現變流技術的飛躍發展，同時，通過電力電子裝置，大幅提高目前的輸電線路的輸送能力，通過不斷研究和推廣超級電容的，推動電動汽車與混合動力汽車發展。

3分析未來智能電網中新技術的應用

我國智能電網目前仍是初步發展階段，新技術的運用大幅促進了電網的發展。其中超導電力技術的研究和應用為智能電網的發展提供了有利的依據。

3.1超導電力技術概念

高溫超導電力技術作為一項新興的技術，具有戰略意義，其內容繁多，涉及的領域和學科眾多，有著復雜的工業背景。高溫超導產品可以在輸電電纜、變壓器、限流器、電動機、發電機等眾多產品中出現，有著十分廣泛的應用，它能夠有效使電能質量、供電安全性能和電網容量獲得提升。

3.2超導技術的具體作用

智能電網較強的自愈能力特性是電網安全、穩定的運行的基礎保障，然而，由于智能電網的不斷發展，提高了對其能量雙向流動的要求，因此，我們需通過先進的技術和設備，以緩解電力系統擾動所造成的影響。通過超導技術能夠有效提高系統的穩定性和可塑性，例如：將大型的超導儲能裝備安裝到電力系統中，并使其單獨的輸出有功或無功電源，從而實現電力系統的有效調節。超導電力裝備比傳統電力裝備具有很大的優勢，在已經成熟運行的電力系統中，通過超導電力裝備可以將新的變量引入到電力系統中。現在，如電力工作人員所面臨的一個挑戰即是協調二者的運行。

4結束語

在智能電網應用先進電力電子技術，不僅能夠使電網得到進一步強化和優化，還能使大電網運行的更加安全、穩定，同時，還大幅提高了電網電能質量與效率，推進了節能減排技術進一步研究，所以說，先進電力電子技術的研究，是推動我國電網可持續發展的一項重要措施。

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作者：劉泉 馬正杰 單位：國網山東省電力公司招遠市供電公司