如何用電力電子裝置提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

熱心網(wǎng)友：淺談電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力系統(tǒng)的任務(wù)是為人們?nèi)粘Ｉ睢⑵髽I(yè)科研生產(chǎn)提供電力資源，而是社會經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定發(fā)展的重要依托。電力電子裝置的應(yīng)用貫穿電力系統(tǒng)的發(fā)電、配電、變電和輸電等各個階段，電力系統(tǒng)若想實(shí)現(xiàn)高可靠性、高穩(wěn)定性和高效性，必須采用高度智能化的電力電子裝置。與此同時(shí)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)電方式往往使用不可再生能源，在造成嚴(yán)重的環(huán)境污染的同時(shí)能源的利用率低下，已不能滿足社會的需求，對電力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)勢在必行。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中必然會使用電具有較高科技水平的電力電子裝置。因此，研究電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1 電力電子裝置和電力系統(tǒng)的發(fā)展隨著大容量、遠(yuǎn)距離電力資源傳輸?shù)男枨笾饾u提高，電力系統(tǒng)勢必步入智能化、自動化發(fā)展的道路。目前，我國電力系統(tǒng)的智能化水平逐漸提升，在全國各地均可以使用電能，電力系統(tǒng)的規(guī)模位于世界前列。電力電子裝置作為電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，雖然起步較晚，但發(fā)展速度迅猛。電力電子裝置的不斷發(fā)展與改善同時(shí)也極大促進(jìn)了電力網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展。較為突出的改進(jìn)為電力能源傳輸介質(zhì)由傳統(tǒng)的電纜傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w傳輸；關(guān)鍵技術(shù)壁壘由硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖O(shè)計(jì)；裝置由傳統(tǒng)的半控型裝置逐步發(fā)展為全控型裝置，目前已經(jīng)發(fā)展到復(fù)合型裝置；控制方法由傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字控制等等。然而，我國電力系統(tǒng)與發(fā)達(dá)國家相比仍存在著一定的差距，主要表現(xiàn)為智能化水平較低、科技含量較低、創(chuàng)新性技術(shù)應(yīng)用較少等等。因此，我國電力行業(yè)的相關(guān)科技人才應(yīng)該對電力電子裝置進(jìn)行深入的科學(xué)研究并將其先進(jìn)的應(yīng)用到電力系統(tǒng)的構(gòu)建中，從而促進(jìn)我國電力行業(yè)以及社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。2.我國電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用2.1 發(fā)電階段傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)通常利用不可再生能源進(jìn)行發(fā)電，資源有限且會造成一定的環(huán)境污染。新型電力系統(tǒng)應(yīng)因地制宜，利用當(dāng)?shù)丨h(huán)保的可再生能源，如風(fēng)能、勢能等，同時(shí)致力于進(jìn)一步提高能源的利用效率，提高環(huán)保能源的使用率，本文將從風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電和太陽能發(fā)電三方面進(jìn)行介紹電子電力裝置在發(fā)電中的應(yīng)用。2.1.1 風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)力變化極快，需要電力電子裝置對風(fēng)能進(jìn)行整流、逆變后將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┤耸褂谩⒕哂蟹€(wěn)定電壓、頻率的電能資源，最為普遍的裝置為風(fēng)力變流器。利用變流器中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層改變電能的容量和電壓，增加了風(fēng)力發(fā)電的效率。2.1.2 水力發(fā)電水力發(fā)電裝置通過調(diào)節(jié)水庫的高低位置的變化通過水力勢能的改變進(jìn)行發(fā)電。水力發(fā)電中發(fā)電機(jī)采用交流勵磁技術(shù)，極大地加快了發(fā)電的速度，其核心電力電子裝置為交流發(fā)電機(jī)組勵磁。在交流勵磁的控制系統(tǒng)原理簡單，利用交流頻率的改變直接調(diào)節(jié)對水壓及流量的大小，可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的水力發(fā)電，有效改善了水力發(fā)電站的發(fā)電。效率2.1.3太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電需要的電力電子裝置包括將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓夥嚵性⑻幚聿环€(wěn)定電能的濾波器、變壓器、逆變器等裝置。目前，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用還存在一定的不足，如光伏陣列存在多峰值問題，有待進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。2.2 儲能階段由于可再生能源的產(chǎn)生具有季節(jié)性、實(shí)時(shí)性，同時(shí)生活生產(chǎn)中使用電能也存在高峰期和低谷期，這就要求進(jìn)行電能的儲存，從而提高現(xiàn)有電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本文將從目前在我國應(yīng)用較為廣泛的電池儲能裝置、水力儲能裝置和風(fēng)力儲能裝置幾個方面進(jìn)行概述。2.2.1 電池儲能裝置我國對于電池儲能裝置的研究與其他其他儲能方式相比時(shí)間較早，可以將任意發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力資源轉(zhuǎn)化為電池中的電能。其原理為利用小功率直流變換器是電池中的電流平穩(wěn)；利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將電池集成實(shí)現(xiàn)電壓的高低和電流的變化；利用電壓型四象限變換器在實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)。利用電力電子裝置實(shí)現(xiàn)儲能的最優(yōu)化、損耗的最小化的儲能系統(tǒng)。2.2.2 水力儲能裝置水力發(fā)電的儲能裝置一般采用抽水儲能，常見的方法為利用抽水蓄能機(jī)組中勵磁電流的頻率和幅值的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電力功率的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電力供能中調(diào)峰填谷、備用緊急能源等不同的作用。2.2.3 風(fēng)力儲能裝置風(fēng)力儲能裝置利用壓縮空氣進(jìn)行儲能，利用空氣壓縮機(jī)將剩余的電力資源用空氣的壓力進(jìn)行存儲，電能不足時(shí)，將空氣的勢能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。2.3 輸電階段電力系統(tǒng)若想在輸電領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)長距離、高容量和低損耗的電力傳輸，需要電力電子裝置進(jìn)行協(xié)助降低電能的損耗，如換流器、變流器。在輸電過程中長距離、高容量的電力傳輸一旦遇到意外災(zāi)害可能會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，電力電子裝置能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)傳輸電力過程中的異常狀況，根據(jù)具體的情況進(jìn)行決策，以免產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。2.4 智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)是高度自動化、高度智能化的電力資源傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用自動化控制技術(shù)可對任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間電力資源的雙向流動。智能電網(wǎng)中采用功率變換器對用戶的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用電力電子裝置的集成可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中控制器通過通信系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動化控制，增強(qiáng)智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。2.5 提高電能利用率由于自然中可再生資源如水力、風(fēng)力或是太陽能并非是長時(shí)間供應(yīng)的，但是對于電能的需求卻逐年增加，因此電力系統(tǒng)必須降低電能的損耗、提高電能的使用效率。其中，鏈?zhǔn)届o止同步補(bǔ)償器可以通過無功補(bǔ)償降低電壓的擾動、維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；諧波治理裝置可以降低電網(wǎng)中的諧波，抑制不必要的能量損耗；動態(tài)電壓恢復(fù)器通過對電壓暫降進(jìn)行補(bǔ)償，降低電壓引起的電力設(shè)備的損害，從而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性運(yùn)行。3 電力電子裝置發(fā)展的建議目前，我國在電力電子裝置的應(yīng)用方面已經(jīng)取得了較大的突破，但是距離世界頂級的電力系統(tǒng)中電力電子裝置的應(yīng)用還有一定的差距。針對電力資源的大量需求和電力系統(tǒng)改善的需要，電力電子裝置應(yīng)該加強(qiáng)以下幾個方面的研究。首先，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能化，通過電力電子裝置的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化控制。其次，在發(fā)電階段加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電換流器的可靠性與太陽能發(fā)電中逆變器的穩(wěn)定性。再次，研究其他可再生能源發(fā)電的可行性與適用性。最后，增加電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的應(yīng)急措施，通過不斷改進(jìn)控制算法增強(qiáng)電力系統(tǒng)進(jìn)行資源優(yōu)化配置的能力，提高電力能源的使用效率。4 總結(jié)電力電子裝置是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，在保障電力系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠運(yùn)行等方面發(fā)揮舉足輕重的作用。換言之，電力電子裝置科技水平的高低直接影響電力系統(tǒng)自動化水平的高低，直接決定我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，我國必須注重電力電子裝置的科研與開發(fā)，促進(jìn)電力單位或企業(yè)與高校或其他科研單位的合作，致力于將先進(jìn)的電力電子裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，以便進(jìn)一步滿足社會發(fā)展對電力資源日益增加的需求。參考文獻(xiàn)：[1] 姜建國.喬樹通.郜登科.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，3：2-5.[2] 周孝信.陳樹勇.魯宗相.電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望——試論三代電網(wǎng)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（22）：1-11.[3] 國家電網(wǎng)公司“電網(wǎng)新技術(shù)前景研究”項(xiàng)目咨詢組.大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37（1）：3-8.

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