電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展閉盛濤

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展閉盛濤

摘要：電力電子技術(shù)也廣泛應(yīng)用于電力、家電、水電、風(fēng)力發(fā)電、核反應(yīng)堆等領(lǐng)域。電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的進(jìn)步和人民生活的改善，提供了良好的“動(dòng)力”。隨著科技的探索，在對(duì)科學(xué)技術(shù)的研究和應(yīng)用電力電子技術(shù)的發(fā)展方面，將更廣泛地促進(jìn)人類(lèi)的進(jìn)步和人類(lèi)生活質(zhì)量的提高。鑒于此，本文主要分析電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展。關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用1、電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析電力電子技術(shù)主要包括電力電子電路的發(fā)展運(yùn)用以及器件的制造技術(shù)兩個(gè)方面，電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了初期的第一代電力電子器件也就是半控型到中期的第二代電力電子器件即全控型到后期的第三代電力電子器件也就是復(fù)合型；把功率器件、保護(hù)電路以及控制等有機(jī)的結(jié)合到一起，構(gòu)成了功率的集成電力，這也是電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。整流電路是電力電子電路中應(yīng)用非常廣泛的一種電路，在20世紀(jì)80年代后期對(duì)于逆變電路的需求也變得越來(lái)越廣泛，但是前者還是占據(jù)著非常關(guān)鍵的地位。PWM控制對(duì)于推動(dòng)電力電子技術(shù)的發(fā)展起到了非常關(guān)鍵的推動(dòng)作用，另外其他的一些控制方式比如瞬時(shí)無(wú)功功率控制、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的矢量控制、神經(jīng)元控制以及模糊控制等都將電力電子系統(tǒng)的發(fā)展推向了一個(gè)新的階段。2、制約電力發(fā)展的因素電力的發(fā)展還有一些明顯的局限性。首先，消費(fèi)水平還比較低，人均年消費(fèi)量?jī)H為世界經(jīng)濟(jì)平均水平的1/6，社會(huì)發(fā)展仍然對(duì)電力的需求高，二是資源匱乏，能源效率低下，能源結(jié)構(gòu)不合理，客觀條件差等。電力結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)尚未達(dá)到最佳。要實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的力量，必須在更大范圍的資源配置環(huán)境中加以調(diào)整，才能建立統(tǒng)一的國(guó)家能源體系。中國(guó)能源發(fā)展的目標(biāo)和條件必須遵循“大同”的原則。大型電站高壓、自動(dòng)化、信息技術(shù)、水電、火電、核能、新能源等的整體發(fā)展，西派、南北互供、國(guó)家電網(wǎng)、中建設(shè)特高壓電網(wǎng)的電力系統(tǒng)管理，同步網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是推進(jìn)科技進(jìn)步的重要戰(zhàn)略途徑，特別是加快能源技術(shù)進(jìn)步和電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的電氣特性相結(jié)合，創(chuàng)新和快速變革。資源枯竭、環(huán)境退化、能源的開(kāi)發(fā)，保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展已成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要全球戰(zhàn)略。電是最清潔、最便捷、最優(yōu)質(zhì)的、最大限度地提高電能，促進(jìn)了生態(tài)文明的建設(shè)。電力電子技術(shù)的誕生和發(fā)展，為電力的使用帶來(lái)了革命性的變化，極大地改變了人們對(duì)電力的傳統(tǒng)觀念。能源質(zhì)量引起了高度的關(guān)注，電力電子設(shè)備的改造和調(diào)控也成為衡量水平的重要指標(biāo)。3、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用3.1、發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用（1）靜止勵(lì)磁控制：采用晶閘管整流并自勵(lì)方式代替勵(lì)磁機(jī)的靜止勵(lì)磁作用，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、成本廉價(jià)、安全可靠的特點(diǎn)。同時(shí)由于省去了勵(lì)磁機(jī)的中間慣性環(huán)節(jié)，使得調(diào)節(jié)速度更快，性能更優(yōu)，控制效果更加明顯，被廣泛應(yīng)用到大型電廠發(fā)電機(jī)組中。（2）變速恒頻勵(lì)磁控制：水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電都屬于變速恒頻勵(lì)磁發(fā)電，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的電流頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持一致，以獲得恒定頻率的電流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組最大功效運(yùn)作。水力發(fā)電主要依靠水頭的壓力和流量，利用電力電子技術(shù)，能夠合理調(diào)控發(fā)電機(jī)組中的勵(lì)磁電流頻率，使轉(zhuǎn)速隨著水流變化而變化。風(fēng)力發(fā)電主要依靠風(fēng)速，在風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，利用電力電子技術(shù)提高風(fēng)車(chē)捕捉最大風(fēng)能的效率，從而提高風(fēng)力發(fā)電功率。（3）太陽(yáng)能發(fā)電控制：利用電力電子技術(shù)能夠?qū)⑻?yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，也就是說(shuō)電力電子器件所起的作用相當(dāng)于一個(gè)大功率的轉(zhuǎn)換器。（4）變頻調(diào)速控制：低高壓變頻器的使用，大大提高了風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)行效率和節(jié)能效果。3.2、輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用（1）高壓直流輸電技術(shù)：這種傳輸電的模式可以降低線路的造價(jià)、傳輸?shù)墓β蚀?、控制的性能比較好。目前在解決長(zhǎng)距離傳輸電、高電壓大容量以及異步聯(lián)網(wǎng)等方面都采用了高壓直流輸電技術(shù)。而且直流輸電的線路損耗小，可以解決額定頻率不同電網(wǎng)的互聯(lián)問(wèn)題，也比較容易實(shí)現(xiàn)海底或者地下的電纜輸電問(wèn)題，有利于對(duì)潮流的控制。按照直流聯(lián)絡(luò)線可以分為背靠背直流輸電系統(tǒng)、同級(jí)聯(lián)絡(luò)線、雙機(jī)聯(lián)絡(luò)線以及單機(jī)聯(lián)絡(luò)線系統(tǒng)。（2）柔性交流輸電技術(shù)：這種技術(shù)主要是在上個(gè)世紀(jì)80年代產(chǎn)生的，主要是將柔性的交流輸電設(shè)施廣泛的運(yùn)用在輸電的線路中。因?yàn)樵趯?shí)際的電力傳輸過(guò)程中，傳統(tǒng)的電力功率控制可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸電過(guò)程中對(duì)于電能的調(diào)整，就會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗大量的電力，提高傳輸?shù)某杀尽Ｍㄟ^(guò)柔性交流電技術(shù)就可以適時(shí)的控制輸電系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，合理的分配輸送過(guò)程中的電能功率，降低輸送的成本，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。（3）靜止無(wú)功補(bǔ)償器：代表元件有晶閘管控制電抗器、可控串聯(lián)補(bǔ)償、電容器晶閘管等，被廣泛應(yīng)用于負(fù)荷補(bǔ)償和輸電線補(bǔ)償。通過(guò)對(duì)供用電系統(tǒng)和負(fù)載功率因素的無(wú)功功率補(bǔ)償，可以減少輸電過(guò)程中的能量損耗，降低設(shè)備容量，使有功負(fù)載和無(wú)功負(fù)載得到平衡傳輸，從而提高電壓的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。3.3、配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用，作用是確保配電系統(tǒng)能夠輸出高質(zhì)量的電力，滿足配電環(huán)節(jié)對(duì)頻率、電壓、諧波等要求，有效避免瞬態(tài)波動(dòng)等問(wèn)題的干擾。（1）用戶電力技術(shù)：主要作用是確保配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，以保證電力能源質(zhì)量。（2）FACTS技術(shù)：主要作用是加強(qiáng)對(duì)電流、電壓和功率的控制，以滿足電能輸送要求。隨著人們對(duì)電力電子技術(shù)研究的進(jìn)一步深入，F(xiàn)ACTS技術(shù)和用戶電力技術(shù)同步融合成為一種趨勢(shì)，例如DFACTS技術(shù)的出現(xiàn)就是最好的證明。4、電力電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析我國(guó)電力電子技術(shù)在這些年取得了較好的發(fā)展，且技術(shù)也有了顯著提升。而對(duì)于其發(fā)展趨勢(shì)，首先來(lái)講，模塊化及集成化是主要趨勢(shì)，如對(duì)于電力電子技術(shù)，電源單元及功率器是主要組成部分，也是其核心所在，模塊化及集成化的發(fā)展使得電氣元件更加的緊湊，體積更小及能夠與不同功能的器件實(shí)現(xiàn)有效配合，為電力系統(tǒng)的發(fā)展起到樂(lè)極大的技術(shù)支持。同時(shí)，現(xiàn)代電子電力技術(shù)朝低頻向高頻發(fā)展是必然趨勢(shì)，以變壓器來(lái)講，其供應(yīng)頻率與變壓器的容積、電感反應(yīng)具有反比關(guān)系，而在電力器件體積逐漸減小的情況下，加速有低頻向高頻發(fā)展是必然的趨勢(shì)，如可控制關(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)很好的反應(yīng)了現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，也是主要方向。另外，電力電子技術(shù)朝全控化及數(shù)字化發(fā)展。如目前應(yīng)用的關(guān)斷型電器使用還存在一些風(fēng)險(xiǎn)，但電力電氣技術(shù)的發(fā)展對(duì)該電器設(shè)備進(jìn)行了有效改革，如自關(guān)斷的全控性器件使用，有效彌補(bǔ)和避免了危險(xiǎn)的發(fā)生，使得電力電子技術(shù)變革得以很好體現(xiàn)，表示這電力技術(shù)發(fā)展逐漸智能化及數(shù)字化，為該行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了極大的前景?？傊?，電對(duì)保障居民生活及工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，而基于實(shí)際情況，目前我國(guó)電力系統(tǒng)還存在一定不足，供電設(shè)施設(shè)備容易出現(xiàn)故障，不易維修，且出現(xiàn)故障后診斷存在一定困難，影響電力的有效供應(yīng)。電力電子技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有極大的保證作用。對(duì)于此，充分利用電力電子技術(shù)，加大其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用對(duì)保證電力系統(tǒng)供電正常具有促進(jìn)作用。參考文獻(xiàn)：[1]王玉彬.電力電