發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應用

懷亮

摘要：在近幾年，我國科學技術(shù)發(fā)展迅猛，各個領(lǐng)域和行業(yè)都逐漸開始廣泛的應用各種先進科學技術(shù)，其中對電力電子技術(shù)的應用相對較多，而且這一技術(shù)在各行業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)改造中也發(fā)揮了重大作用。電力電子技術(shù)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)組成部分，目前得到迅速發(fā)展，這也是改革創(chuàng)新傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一種重要手段。

關(guān)鍵詞：發(fā)電系統(tǒng)；電力電子技術(shù)；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.137

1電子電力技術(shù)的含義

電力電子技術(shù)作為一門學科，其主要是用各種電力電子器件構(gòu)成相應的電力變換電路，其目的是為了高效控制和轉(zhuǎn)換電能。電子電力系統(tǒng)現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。作為電工技術(shù)當中的一項新技術(shù)，電力電子技術(shù)能夠有效配合弱電技術(shù)和強電技術(shù)，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有不可替代的作用，這能夠從根本上改變輸電系統(tǒng)的未來發(fā)展，其影響巨大。

2發(fā)電系統(tǒng)中的應用

2.1發(fā)電廠風機水泵的變頻調(diào)速

在發(fā)電廠的風機水泵設(shè)備來說，在運行過程中需要消耗大量的電能，甚至會占到整個電廠用電量的60%，但同時所產(chǎn)生的效率還比較低。為了更好的解決風機水泵設(shè)備效率低的問題，發(fā)電廠也逐漸開始應用變頻調(diào)速，這對電能利用率的提高具有重要作用。在風機水泵中通過安裝高壓或低壓變頻器，實現(xiàn)變頻調(diào)速，進而達到節(jié)能目的，而且變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點主要表現(xiàn)為節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護簡單等，因此在多個系統(tǒng)中都得到了廣泛應用。風力發(fā)電中風車能夠捕捉到的風速，與轉(zhuǎn)速之間具有一定的相關(guān)性，風速三次方與有效功率之間呈正比例關(guān)系。因此，通過對轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率進行有效調(diào)整之后，就能夠?qū)崿F(xiàn)機組變速運行，確保最終得到的有效功率能夠達到最大值，實現(xiàn)輸出頻率恒定，即勵磁電流頻率在疊加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速后，其定子頻率能夠有效保持。其中需要注意的是，變頻電源是應用變速調(diào)頻技術(shù)的核心部分。

就目前的風力發(fā)電系統(tǒng)來看，在各種容量的系統(tǒng)中都廣泛的應用了電力電子設(shè)備。風力發(fā)電機裝置設(shè)備的組成部分包括電氣系統(tǒng)、儲能設(shè)備、塔架、傳動系統(tǒng)、風輪、發(fā)電機等零部件。在整個風力發(fā)電系統(tǒng)當中，需要著重關(guān)心的問題就是設(shè)計風能利用效率系統(tǒng)，同時還需要保證風力發(fā)電機系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，確保能夠正常運行，滿足人們的用電需求。

2.2在輸電環(huán)節(jié)中的電子電力技術(shù)

電力電子期間應用在輸電環(huán)節(jié)當中，實質(zhì)上就是在高壓輸電系統(tǒng)中應用，這一應用也被人們稱為硅片引起的第二次革命，在應用后，電力網(wǎng)的運行安全與穩(wěn)定得到大幅度提升。

2.2.1輕型高壓直流輸電與高壓直流輸電

通過轉(zhuǎn)流站就三相交流點轉(zhuǎn)換成直流電，相應的直流輸電線路將轉(zhuǎn)換成的直流電輸送到另一個換電站，最終再次轉(zhuǎn)換成三相交流點，這種輸電方式就是高壓直流輸電，其優(yōu)點主要為控制調(diào)節(jié)靈活、輸電穩(wěn)定性好、容量大等。當前在我國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、西電東送等工程項目中都應用有效應用高壓直流電，在“八交五直”交直流并聯(lián)運行大電網(wǎng)中發(fā)揮出了重要作用。

在中型直流輸電工程當中通過搬遷流站，這樣即使在輸送距離較短的項目當中，其也會具有一定的競爭力。同時在換流器當中所使用的各種電力電子期間都是可關(guān)斷的，這樣在實際運行的過程中就可以根據(jù)實際情況對電力電子期間進行針對性選擇，避免出現(xiàn)換相失敗現(xiàn)象，而且對受端系統(tǒng)的容量也沒有提出明確的要求，因此供電就可以通過孤立小系統(tǒng)來實現(xiàn)，隨著科學技術(shù)的發(fā)展在未來還可以順利接入城市配電系統(tǒng)，實現(xiàn)城市供電。

直流輸電技術(shù)在近幾年得到了進一步的發(fā)展，利用IGBT等器件組成的輕型直流輸電能夠直接借助脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)無源逆變，這樣一來直流輸電向無交流電源負荷點電力輸送問題就能夠得到很好解決。而且從另一方面來說，相較于直流輸電輕型直流輸電的設(shè)備得到大幅度簡化，大大減少了成本支出。1997年，全球第一例輕型直流輸電工業(yè)性試驗工程正式投入運行，其電壓源轉(zhuǎn)化器就是由單一IGBT組成

2.2.2柔性直流輸電

作為新一代直流輸電技術(shù)，柔性直流輸電的核心是電壓源換流器，所使用的全控器件和電壓源型換流器都是目前行業(yè)內(nèi)最先進的設(shè)備，升級、換代了原先的直流輸電技術(shù)。就目前全球的電力電子技術(shù)來說，柔性直流輸電技術(shù)也站在了應用領(lǐng)域的制高點，是國際上公認的最具有技術(shù)優(yōu)勢的風電場并網(wǎng)手段。

2.2.3柔性交流輸電

在1986年，美國電力專家N.G.Hingorani正式提出柔性交流輸電技術(shù)，也可以將這一技術(shù)稱為靈活交流輸電技術(shù)。柔性交流輸電技術(shù)可以看作是現(xiàn)代電力系統(tǒng)和電力電子技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，其中可控硅元件取代了原先所使用的機械式高壓開關(guān)，其功率大、可靠性高，將具有綜合功能的電子電子裝置放在整個系統(tǒng)但中的關(guān)鍵位置，進而實現(xiàn)快速、靈活的控制系統(tǒng)當中的主要參數(shù)，合理分配輸送功率，在減少發(fā)電成本的同時，其功率損耗也大大降低。此項技術(shù)是實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟、綜合控制的重要手段。

目前在電網(wǎng)或交流輸電運行中所應用的FACTS控制器，其中含有SSSC（串聯(lián)補償器）、PSS（靜止快速勵磁器）、STATCON（靜止調(diào)相機）、SVC（靜止無功補償器）等多個零部件。在近幾年，巴西、瑞典、日本、美國等國家已經(jīng)部分超高壓輸電工程中逐漸應用柔性交流輸電技術(shù)，我國也逐漸開始深入開發(fā)和研究FACTS

3配電領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)

在配電領(lǐng)域中所使用的電力電子技術(shù)得到快速發(fā)展，通過應用FACTS，這對增強其電力傳輸能力和提高系統(tǒng)可控性具有重要作用，另外在配電系統(tǒng)中發(fā)展CP，也能夠進一步提高供電質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。對于FACTS和CP兩項技術(shù)來說，電力電子技術(shù)是共同的基礎(chǔ)性技術(shù)，兩者在功能和結(jié)構(gòu)上也具有一定的相似性，其中在配電系統(tǒng)中額定電氣值的不同是兩者之間的唯一差異。比如動態(tài)無功發(fā)射器、電力有源濾波器等，能夠有效提高電能質(zhì)量和供電可靠性。電能質(zhì)量控制一方面需要滿足不對稱度、諧波、電壓頻率等要求，另一方面也需要對各種瞬態(tài)干擾和波動產(chǎn)生有效抑制。在配電系統(tǒng)中應用現(xiàn)代控制技術(shù)和電子電工技術(shù)，實質(zhì)上都是依據(jù)FACTS各項成熟技術(shù)，形成一種新的電能質(zhì)量控制技術(shù)。

電子電力技術(shù)已經(jīng)滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫医o我們帶來了極大地方便。電子電力技術(shù)的發(fā)展變化也是日新月異的。在這短短的幾十年里已經(jīng)取得了極大的進步，我們相信在這高科技極速發(fā)展的時代，電力電子技術(shù)將會進入一個更高的層次。