先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

王秀斌

摘 要：在當(dāng)前的發(fā)展背景下，經(jīng)濟社會快速發(fā)展，各行各業(yè)的信息化、智能化水平在不斷地提升，電網(wǎng)的發(fā)展也面臨著諸多的挑戰(zhàn)與壓力，在信息科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了更為強大的技術(shù)支持。在目前的建設(shè)布局中，國家電網(wǎng)結(jié)合當(dāng)前世界上的先進技術(shù)，協(xié)調(diào)各級電網(wǎng)的發(fā)展，推動我國電網(wǎng)建設(shè)朝著智能化、自動化的目標(biāo)發(fā)展。從技術(shù)分類來看，靈活交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、定制電力技術(shù)以及能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等方面的技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我國的電網(wǎng)建設(shè)中，為我國電網(wǎng)智能化的發(fā)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(shù)在我國智能電網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展，是保證我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定與健康運營的重要保證。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);電子技術(shù);電力工程

1.智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢探究

智能電網(wǎng)系統(tǒng)在經(jīng)過長期發(fā)展后，在看到早期出現(xiàn)的半自動化系統(tǒng)讓部分人工操作得以免除后，電力部門的工作效率和服務(wù)質(zhì)量得到了顯著提升。以電力搶修過程為例，過去在出現(xiàn)突發(fā)性險情時，多借助用戶撥打報修電話或來到線下營業(yè)廳告知等形式完成報修登記工作，整個過程不但費時費力，往往還需檢修部門在后臺接到請求后完成與報修用戶的信息核對工作，早期半自動化系統(tǒng)仍未解決最棘手的效率問題，因此曾一度被人詬病。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，多數(shù)成年人可人手擁有一部手機，通過下載各式各樣的應(yīng)用軟件以代替線下辦事，通過線上渠道辦理各項業(yè)務(wù)。用戶獲取電力服務(wù)的途徑也變得更人性化，只需在具備上網(wǎng)功能的設(shè)備上下載電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件，或通過瀏覽器Wap端訪問地址等形式，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互與各項功能的實現(xiàn)，業(yè)務(wù)受理模式在完全遷移到線上后，用戶獲得了極佳的體驗感，也可將節(jié)省下的時間應(yīng)用到其他領(lǐng)域，為打造便捷高效的電網(wǎng)服務(wù)做保障。

信息安全仍是智能電網(wǎng)系統(tǒng)在未來需要直面的主要問題，隨著黑客技術(shù)的發(fā)展，破解用戶網(wǎng)絡(luò)的成本日漸低廉，與破壞某住戶的用電軟件、翻看用戶隱私內(nèi)容相比，若通過技術(shù)手段破解基層電力部門的用電系統(tǒng)后，實施數(shù)據(jù)的非法篡改或未經(jīng)允許的查驗時，都將給數(shù)據(jù)的正常使用帶來風(fēng)險。因此針對信息安全提出對當(dāng)前系統(tǒng)的整改策略，系統(tǒng)整改方向可大致分為利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)兩種。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建立不但可有效降低信息感知與獲取難度，還將通過一系列有效的數(shù)據(jù)處理加工途徑讓數(shù)據(jù)得以被實時分享，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立后，將讓能接收獲取信息的電子設(shè)備接入到同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，利用大數(shù)據(jù)和相關(guān)計算系統(tǒng)，用后臺集中化控制手段完成對數(shù)據(jù)的收集與加工。信息在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部完成傳輸過程后，還會被回收到最初的收集中，任何信息的傳輸過程都需存在運輸載體和接收方與發(fā)送方，在不同物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路下實際傳輸路徑有所區(qū)別，但由于傳輸?shù)钠瘘c和終點未曾發(fā)生變化，故采用何種數(shù)據(jù)處理技術(shù)、使用何種算法都將對數(shù)據(jù)傳輸與處理的效率帶來影響。

2.我國電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1電力電子器件方面

我國傳統(tǒng)型晶閘管類電力電子器件的電壓等級和電流容量不斷擴展，品種不斷增加，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，能滿足國內(nèi)的需求。光控晶閘管實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)用于高壓直流輸電和無功補償（SVC）等領(lǐng)域。在國家產(chǎn)業(yè)政策支持和國民經(jīng)濟發(fā)展的推動下，我國高頻類電力電子器件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化也取得了一定的成績。在IGBT行業(yè)中已經(jīng)有所突破，從芯片設(shè)計到芯片封裝、測試的完整產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。IGBT模塊的封裝技術(shù)上了一個臺階，國產(chǎn)品牌正在形成之中，已與國際品牌展開競爭態(tài)勢?；贗GBT模塊的電力電子變流裝置，如風(fēng)力發(fā)電變流器、光伏發(fā)電逆變器、電機調(diào)速變頻器等都均已規(guī)模化應(yīng)用，部分應(yīng)用領(lǐng)域的變流器已替代進口產(chǎn)品。

2.2電力電子設(shè)備和系統(tǒng)方面

高壓變頻器制造技術(shù)水平和應(yīng)用范圍與發(fā)達國家的距離正在縮小中，高壓變頻器的市場主要為內(nèi)資企業(yè)占有。中低壓變頻器早已規(guī)?；a(chǎn)，但技術(shù)缺乏優(yōu)勢，市場主要被國外公司占有。經(jīng)典的直流輸電技術(shù)有了跨越式進步，輸送電能容量有很大提升。自主研發(fā)的±800千伏及以下電壓等級直流輸電換流閥在設(shè)計、制造、試驗和行方面技術(shù)成熟，同國外同行業(yè)先進企業(yè)的產(chǎn)品水平接近。柔性直流輸電技術(shù)也已取得突破，±160千伏輸電工程已在南澳島運行，±320千伏背靠背聯(lián)網(wǎng)工程將在2015年底投入運行，±500張北柔直、±800千伏昆柳龍?zhí)馗邏夯旌隙喽酥绷黜椖肯嗬^投運。我國已經(jīng)完全掌握了靜止無功補償器（SVC）設(shè)計制造的核心技術(shù)，徹底實現(xiàn)了SVC的全面國產(chǎn)化，并已成為國際上最大的SVC設(shè)計制造國。國產(chǎn)中小功率不間斷供電電源（UPS）占據(jù)了國內(nèi)主要市場份額，正在向高端大功率市場發(fā)展。

3.電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1在輸電環(huán)節(jié)中應(yīng)用電力電子技術(shù)

第一，直流以及輕型直流輸電技術(shù)，對兩者而言，電力電子技術(shù)優(yōu)勢都體現(xiàn)在輸電量大、穩(wěn)定性強等方面，這些特點在某些應(yīng)用場景中具有顯著的優(yōu)勢，如通過電纜完成在海底內(nèi)的輸電。對直流輸電而言，應(yīng)用技術(shù)以晶閘管觸發(fā)技術(shù)為主，隨著光觸發(fā)晶閘管的應(yīng)用，光電轉(zhuǎn)換的觸發(fā)電路板得到省略，直流輸電中能夠有效應(yīng)用電力電子技術(shù);第二，柔性交流輸電技術(shù)，當(dāng)被有效應(yīng)用之后，可以使有效控制輸電系統(tǒng)的電壓和功率等目的得以實現(xiàn)，即全面控制電網(wǎng)，以此來完成輸電線路運輸能力明顯提高的任務(wù)，電力系統(tǒng)在靈活性以及穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢都相對明顯，電力傳輸?shù)某杀镜玫矫黠@降低。

3.2在發(fā)電環(huán)節(jié)中應(yīng)用電力電子技術(shù)

第一，大型發(fā)電機的靜止勵磁控制，勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機組的主要設(shè)備之一，能夠?qū)畲胚M行合理化的調(diào)節(jié)，對電力系統(tǒng)來講，主要對晶閘管進行應(yīng)用，該晶閘管利用整流自并勵的方式來對靜止勵磁進行控制。第二，水力、風(fēng)力發(fā)電機的變速恒頻勵磁，對水頭壓力和流量來講，能夠直接影響水利發(fā)電的有效功率，隨著水頭幅度的改變，機組轉(zhuǎn)速也會出現(xiàn)相應(yīng)的改變。從風(fēng)力發(fā)電角度來說，風(fēng)速能夠?qū)τ行Чβ十a(chǎn)生直接的影響，當(dāng)輸出頻率恒定的時候，就能夠?qū)ψ畲笥行Чβ蔬M行獲得;第三，太陽能發(fā)電，電壓相對較低，需要對電力電子中的BOOST電力進行應(yīng)用，起到一定的升壓效果，之后，對逆變電路進行有效因公，可以轉(zhuǎn)化成交流電。

3.3在配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用電力電子技術(shù)

對配電系統(tǒng)來講，其面臨的難題為供電的穩(wěn)定可靠性以及電能的質(zhì)量。良好電能指的是能夠?qū)﹄妷?、頻率等要求進行有效滿足，并且能夠有效抑制瞬時波動和干擾。在配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用電力電子技術(shù)，以電能質(zhì)量控制技術(shù)為主，因為電力電子元器件的價格不斷降低，技術(shù)開發(fā)投入和生產(chǎn)成本也隨之降低，但具有較大的潛在市場，能夠進行快速發(fā)展。

結(jié)語

從長遠發(fā)展的角度來說，先進電力電子技術(shù)的應(yīng)用是建設(shè)我國智能化電網(wǎng)的關(guān)鍵手段與重要方法，在未來的發(fā)展過程中我們要進一步發(fā)展電力電子技術(shù)，加強其應(yīng)用與進步，從而推動我國電網(wǎng)的長遠發(fā)展。

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