先進電力電子技術在智能電網中的應用

詹慧芳

【摘要】智能電網是未來電網發展的必然趨勢，實現“四化”一直是智能電網的發展目標，即信息化、數字化、自動化、互動化。智能電網無論是在節約能源還是在環保方面都會發揮不可或缺的作用。但是完全實現智能電網的“四化”目標，智能電網的現有發展還存在著一些不足需要完善，作為智能電網應用最重要技術手段的先進的電力電子技術將為現實問題的解決提供新的方法。

【關鍵詞】電力電子技術；智能電網；應用

引言

近年來我國電力系統因受到能源、環境、經濟和政治等因素的影響要進行深刻的改革，通過變革我國電力系統要成為可靠、安全、環保和靈活的電力系統。智能電網已經完成這一使命，但是智能電網的發展現實中還存在一些不足需要進一步的完善，先進的電力電子技術將會完善智能電網的現實應用問題。本文將從我國電力電網的發展優勢、電力電子技術的分析以及電力電子技術在智能電網的應用進行研究，這樣也使讀者能夠更加全面深入的認識先進電力電技術和智能電網。

一、智能電網的優勢

我國的智能電網是貫穿在電力系統各個環節以及所有電壓等級中，是實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化的現代智能電網。智能電網是以各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以特高壓電網為骨干網架，以信息通信平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化的特征。

我國智能電網在現實中的應用還是存在很大的優勢，主要體現在以下方面：

1.智能電網的用戶可以通過智能電網的使用掌握實時的電價信息。智能電網會使用多樣化方案的定時定價政策來引導用戶的用電習慣，不僅可以使用戶形成良好的用電習慣，同時也能夠保障電價運行順暢。

2.智能電網可以將各種發電和儲蓄能源的方式進行融合和兼容，從而使可再生能源的利用效率大大提升；這樣能夠達到多樣化電力市場交易主體，以及多樣化電能產品，用戶的用電體驗和服務認可度也會大大提升。

3.智能電網在故障查找和檢修方面的靈敏度很高，能夠在很短的時間內檢查到相關的故障，提升自然災害的預防能力，從而減少自然災害的破壞力。

4.提高用戶選擇更加愛多樣的質量和價格方式的電能質量，通過先進的控制、信息和測量技術，提升用戶對電網的依賴度。

二、電力電子技術分析

1.電力電子技術概述

所謂的電力電子技術就是應用于電力領域的電子技術。具體的說電力電子技術就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子器件的制造技術好似電力電子技術的基礎。

2.電力電子器件

電力電子器件就是功率半導體器件，這事一種大功率的電子器件，主要是用在電能的變換和電能控制電路中的。按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度主要分為三大分類：半控型器件、全控型器件和不可控型器件。不可控型器件的結構和工作原理比較簡單，但是可靠性是比較高的，例如電力二極管；半控型器件主要是晶閘管類的器件，承受電壓和電流容量是最高的；全控型器件又可分為電流驅動型器件和電壓驅動型器件。此三大類型的電力電子器件都是電力電子技術的承載體，是現代電子電力技術的實體詮釋。

3.大功率電子電路器件

大功率電子電路是在控制工業電能中實現最大限度的降低能耗的，其利用的是功率半導體器件來變換和控制工業電能的。電力電子實質是大功率的開關電路，通過微弱信號來控制電能。因為只有在開關狀態下功率半導器件才能實現降低電力內耗。

4.電力電子變換器的主電路

電力電子變換器的主電路的核心為功率半導體器件，通過不同的電路拓撲結構和控制方式對電能進行變換和控制。變換器主電路拓撲結構實質就是按照一定規律將有源和無源功率半導體器件排列而成的電路。拓撲優化就是在設計變換器時，合理的選擇和確定元件的位置實現高效能和低損耗的要求。

三、電力電子技術在智能電網中的應用

1.智能電網中高壓直流輸電技術的應用

在智能應用中輸電環節采用的是流電，而發電和用電環節采用的則是交流電。高壓直流輸電技術的實現是通過交流電和直流電的變換來實現的。交流電和直流電的變換是通過整流器和換流站逆變器的作用來實現的。整個過程如下：交流電變為高巖直流電是通過輸電線路的換流變壓器和整流器實現的，高壓直流電通過輸電線路送到受端換流站的逆變器，又可以變回交流電，從而實現交流電和直流電的變換。

在遠距離輸電中使用高壓直流輸電技術具有特別的優勢，發生故障時對電網的損耗會降到最低，因此高壓直流輸電技術特別適合長距離大功率輸電。在智能電網的應用中采用高壓直流輸電技術能夠實現智能電網輸電距離遠和輸電量大的要求，同時能夠實現輸電穩定的問題。

2.智能電網中柔性交流輸電技術的應用

柔性交流輸電技術將現代微電子技術、電力電子技術、控制技術和通信技術進行綜合，是實現大規模合并網絡控制新能源和清潔能源的重要技術，能夠靈活快速的控制交流輸電，電網的輸送能力會大大提升，電力系統的可靠程度和反映速度會大大提高。

特高壓輸電是我國的智能電網的基礎，這就需要充分考慮到新能源和清潔能源的隔離和接入，柔性交流輸電技術將會很好的解決這一問題。將現代控制技術和柔性交流輸電技術應用于智能電網能的使用中，將會有效的控制電力系統參數，降低線路內耗，提升輸送電能的安全性和穩定性

3.智能電網中智能開關技術的應用

在智能電網中使用智能開關技術對過流防觸漏電保護進行極大的保護，提升用電的安全性和可靠性。同時對電器和儀表儀器的損耗也會降到最低。在現代技術的發展過程中，智能開關技術和傳感技術、計算機技術、微電子技術緊密結合，對智能電網的應用的安全和可靠性進一步做了保障。

4.智能電網中高壓變頻技術的應用

在智能電網中采用智能開關技術節能節電效果非常顯著，但是其成本高且產生一些污染源，并能實現環保的功效。在技術發展過程中，將高壓變頻技術與混合結構技術、中壓三電平技術相結合，運用其他技術工藝水平高、控制靈活和緊湊的結構可以更好地服務于智能電網，促進智能電網的發展實現質的飛越。

5.智能電網中需求側技術的應用

在智能電網中采用需求側技術滿足了現在經濟社會對能源大量的需求也能夠實現環保的要求，將大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合起來，確保用戶的需求也能保障清潔能源并網的問題。

四、結束語

發展完善智能電網是我國電力行業勢在必行的，智能電網可以在經濟效益和社會效益方面達到共贏。不僅可以實現綠色環保的電力資源的使用，還能夠實現電力經濟新的發展形式。先進電力電子技術在智能電網中的應用是對智能電網的完善和發展的一大保障。先進電力電子技術可以優化智能電網，能夠提升智能電網的安全性和穩定性，有效利用可再生能源。促進先進電力電子技術的進步四保障我國智能電網長遠發展的重要戰略。

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