智能电网中电力电子技术的应用

摘 要

科技的快速发展使先进的电力电子技术在智能电网中的得到了广泛的应用。在此背景下，智能电网正逐渐向数字化、自动化、智能化方向发展。电力电子技术的在智能电网中的应用，使其运行变得更加高效合理，因此为了进一步促进智能电网的发展，加强对该内容的分析具有现实意义。

【关键词】电力电子技术 智能电网 电网建设

先进的电力电子技术是智能电网建设与发展的基础，并且对于整个电网的建设来说也有着重大意义。同时，随着资源问题的日益加剧，电网的建设与发展也面临着前所未有的挑战。作为电力实业发展的关键任务，在智能电网建设过程要对电力电子技术进行充分利用，从而使其发展与现代社会相适应。

1 智能电网建设对电力电子技术的需求

1.1 确保电网设备运行的安全性

安全应用电力电子设备是目前智能电网在运行过程中必须要解决的一个问题。目前，我国的智能电网结构虽然相对来说比较稳定，但是从实际情况来看仍然存在一定问题有待解决，因此需要合理提高电网建设标准，提高电网的输出质量。特别是经济快速发展的今天，人们对电力的需求量不断提高，电网规模的扩大与建设成为了我国电力事业未来一段时间的主要发展方向，也就是说现代电网结构将会变得越来越复杂。此外，由于我国土地比较辽阔，气候复杂，这也使得电网在建设过程中需要面临更加复杂的环境，对这些问题的改善与解决都可以通过对电力电子技术的应用完成，通过对先进电力电子技术的合理应用，能够完成对电力系统科学调控，优化电网结构，提高电网在出现故障时的恢复能力，从而有效的防止了电网故障范围的扩大，确保电网运行的安全性。

1.2 对资源配置进行合理优化

随着人们环保意识的逐步提高，人们加强了对能源问题的重视，在这背景下，无污染的能源的利用与开发得到了大力推广。我国虽然有着丰富无污染能源，但是受人口自然因素等多方面的限制，能源开发起来难度较大，因此能源问题解决起来存在较大问题。这就要求我国在未来持续发展节能能源，而电能作为一种重要的节能能源得到了更多关注，加快电力电子技术在智能电网中的应用，可以提高电网运行的可靠性，实现远距离电能传输，完成对资源合理配置与优化，从而使我国能源短缺现象得到缓解。

1.3 保证电能质量得到保准要求

人们对电能质量的要求越来越高，在人们对电能需求量逐渐扩大的今天，如果电网所输出的电能无法达到质量要求标准，整个电网的运行都会受到不良影响，将会直接降低经济效益和社会效益。由此可见，在智能电网运行过程中，必须加强对先进电力电子设备的应用，使智能电网中电能的质量能够得到进一步提升。

2 智能电网中电力电子技术的应用

2.1 研究电力电子技术的关键内容

先进的电力电子技术主要分为电力器件的制造技术和电路的交流技术。在智能电网中所使用的电力电子器件主要作用是控制电路和变换电能，通常分为全控制、半控制、不可控制三种类型。其中半控制器件在具体应用过程中的主要优势在于其所能够承受的电流和电容都最高，而全控制器件在实际应用过程中的安全性更高。智能电网通过电力电子器件完成对线路的控制与变换，通过信号发送的方式完成相应的调节工作。

2.2 SVC技术在智能电网中的应用

SVC是一种灵活的交流输电装置，其在智能电网中工具有许多作用，通过对其的合理应用，能够实现对电网中电压的调整，从而确保电网运行的稳定性，同时也可以无功潮流提高系统输送点的能力，使直流交流器能能够得到无功功率的支持，使系统的节静态稳定性和暂态稳定性都能够得到进一步提升，同时还能使电力系统低频振荡阻尼得到提高。

从目前我国智能电网的运行情况来看，SVC技术是我国电网稳定性，解决电网输配电存在不足的一项关键技术，对其进行应用，具有无功补偿和优化潮流功能，并且能够是电网中的电能质量得到改善，提高电网运行的稳定性。

二十世纪八十年代初，我国引进了几套SVC装备电网，而直到2004年我国所研发的SVC示范工程在正式投入运行，这样意味着我国已经全面掌握了SVC电力系统的设计与制造技术。在此之后，我国智能电网在建设中加快了对SVC技术的应用与提高，并且从实际应用情况来看也取得了不错的成绩。

2.3 TCSC技术在智能电网中的应用

TCSC技术也就是可控串补技术，该技术包括了金属氧化物限压器、阻尼器、晶闸管阀、电容器，是一种相对较为灵活的交流输电技术，其是以常规传布技术为基础发展而来的一项先进技术。利用TCSC能够提高电力系统的输送电力能力，与此同时能够有起到抑制次同步谐振，降低电网运行过程中能量损耗的作用，从而实现对整个电力系统的合理优化。TCSC作为一种具有代表性的灵活交流输电技术，发展方向就是先进电力电子技术的发展方向。TCSC能够使电网的输送能力得到大幅度提升，促进了我国智能电网事业的发展。

从二十世纪九十年代开始我，我国就开始了对TCSC技术的研究与分析，并于2004年成功了建成了我国的第一个220KV TCSC工程，这也标志着我国完全掌握了TCSC技术。

2.4 HVDC技术在智能电网中的应用

超过直流电技术在异步联网、大容量远距离输电等多个方面都有较大优势，因此得到了广泛的应用。从实际应用情况来看，采用特高压直流输电能够有效的减少输电走廊，降低系统在运行过程中的能源消耗，使送电的经济性能够得到进一步提升，为解决我国能源分布不均现象提供良好的途径。目前，我国具有多个超高压直流输电工程和多个直流背靠背工程。

2.5 柔性直流技术在智能电网中的应用

柔性直流技术VSC（电压换流器）和IGBT（可关断电力电子器件绝缘栅双极晶体管）为核心，是新一代更为环保、灵活的直流输电技术，其在智能电网中应用做具有的固定技术优势，能够降低城市配电网在运行过程中所出现的短路情况，很好的解决了再生能源网难题。

柔性直流输电系统中所应用的换流器在运行过程中采用的方式为自换相，在运行过程中能够实现四象运行，并且能够可以实现无功功率、有功功率等各个方面的独立控制；这有利于构成不仅方潮流控制，而且具有较高可靠性的并联多段直流输电系统；在联网中应用时，不会增加系统短路容量；各个换流站之间可以实现相互独立控制，交流站之间不需要进行信息通信，变可以完成相应的操作。这些独特的技术优势使其在分布式发电介入、城市电网连接等不同领域都发挥着积极作用。

我国为了贯彻可持续发展路线，目前正在大力推行风力发电厂，目前我国建设的风力发电厂已经超过100个，装机容量也已经超过了10GW，并且已经全部启动。大规模风力并电网存在许多难以解决的难题，这对电网运行的安全性会产生不良影响。柔性直流输电是解决大规模风电并网的一项有效手段。

近年来，我国装机和电网需求的增长匀速，各个区域电网间的互联需求也变得更强。电网互联的组合要优势在于电能的动态有用功率和互济都能够得到支援，但是同时也会引起短路电流抄表，以及电网动态稳定性下降等诸多问题，动态稳定是我国各大电网在运行过程中普遍存在的一种新问题，是电力系统在运行过程中容易出现的瓶颈。柔性直流输电技术在智能电网中的应用，能够解决大区域电网与周边弱电网互联、非同步电网在互联过程中所遇到的各项问题，这符合我国智能电网在未来的发展需求。

国际上对与柔性直流输电的研究无论在理论还是实践上都比较深入，并且从研究成果来看取得了不错的成绩。我国对于柔性直流输电技术的研究相对来说较晚，在2006年制定了《柔性直流输电系统关键技术研究框架》，并且2010年完成了我国首个柔性直流输电系统工程。图1为工程的电气主线图。

目前，我国对柔性直流输电项目的研究逐渐成熟，陆续也出现了许多柔性直流输输电工程，其中舟山传统高压直流输电改造工程是一线比较具有代表性的工程，该工程在建设过程中的预计容量为100MW，而定的直流电压大小为±100kV，传输线路通过海底电缆完成。

3 结束语

智能电网是现代电网发展主要发展方向，而在智能电网建设过程中对先进的电力电子技术进行应用已经成为了智能电网在发展过程中的必然需求。但是，在应用电力电子技术的过程中，选用时不能对一套模式进行盲目使用，要依据智能电网的实际情况，对电力电子技术进行不断的创新与改善。若在应用过程中，导致大量的能源枯竭，要对电网结构进行合理改善，避免资源浪费。此外，还需要针对环境问题，进行合理控制，在智能电网中尽量设置一些保护电网的措施，有效的避免电网在运行过程中出现漏电、断电等情况。对于智能电网的应用前景来说，要对市场情况进行合理调研，合理应用通信技术，提高市场的活跃度，确保电网运行的稳定性。

参考文献

[1]饶宏.南方电网大功率电力电子技术的研究和应用[J].南方电网技术，2013（01）：1-5.

[2]陈国呈，蔡立清，周勤利，顾红兵，雷电.电力电子在微电网、智能电网、智能社区中的应用动向[J].电工电能新技术，2014（11）：1-12+34.

[3]彭情，潘元忠，谭文.电力电子技术在电力系统及智能电网发展中的地位与作用[J].轻工科技，2015（03）：42-43.

[4]吴丰.智能电网中电力电子技术的现状及发展趋势[J].品牌，2015（03）：184.

[5]杨环.分析先进电力电子技术在智能电网中的运用[J].科学中国人，2015（14）：65.

[6]尹晓峰.刍议先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].电子世界，2016（09）：118.

作者简介

杨淑君（1976-），女，河南省许昌市人。大学本科学历。现为许继电气股份有限公司保护自动化系统公司设计员。

作者单位

许继电气股份有限公司保护自动化系统公司 河南省许昌市 461000