先进电力电子技术在智能电网中的应用
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先进电力电子技术在智能电网中的应用
摘要：随着我国现代化建设的快速发展，现代化智能电网的方向是、自动化以及数字化，但是先进的电力电子技术作为一个重要的智能电网操作技术手段，在智能电网之中的实际应用不但是出自电网安全方面的要求，同时也是电力市场发展的有关要求。文中简单介绍了电力电子技术的应用，以及电力电子技术使用在智能电网的发展方向。
关键词：电力电子技术；智能电网；发展方向
引言:
电力已经成为现代工业社会的主要能源之一，社会生产的电力资源消耗也与日俱增。传统电网下电力在输送过程的耗损率较高，电力资源的配置效率较低。先进电力电子技术的应用有利于推动我国智能电网的建设，提高电网运行的稳定性和电力输送的质量，适应科学发展观的要求，促进可持续发展战略的贯彻落实。
一、电力电子技术在电网中的应用优势
智能电网是一个互动系统，对于系统变化、用户需求和环境变更的要求，电网要有最佳的反应和适应能力，而电力电子技术是使电网迅速反应并采取相应措施的有力手段。当前，我国电网中的先进电力电子技术通过多种形式的自主创新，已在HVDC、FACTS 等相关产业中形成培育点，在提高电网输配电能力、改善电网电能质量、降低故障损失及缩短故障后恢复时间方面取得了一些成果。未来智能电网的建设发展，势必对先进电力电子技术的进一步发展提出新的需求。我国电网网架结构相对比较薄弱，在输电、配电等领域还存在很多需要调节和提升的地方，必须加大灵活交流输电装置的研发力度，强化电网网架结构。从世界电网发展历程来看，大电网互联是未来电网发展的必然趋势。我国交直流互联的大电网结构日趋复杂，运行控制难度也逐渐加大，此外，我国极端自然灾害频发，极端外部灾害事件会对大电网安全可靠运行造成灾难性损害。在此情况下，先进电力电子装置作为重要的系统调控手段，可以用来调节输配电网的潮流分配，增强网架结构，抑制电网故障的传播，并提升电网在各种故障下的“自愈”能力，从而提高我国大电网安全稳定运行水平，更好地支撑经济社会发展。
二、电力电子技术在智能电网中的具体应用
1.柔性交流输电技术（FACTS）
柔性交流输电技术是新能源、清洁能源的大规模接入电网系统的关键技术之一，综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。
FACTS概念：应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等，以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制，将原基本不可控的电网变得可以全面控制。从而大大提高电力系统的高度灵活性和安全稳定性，使得现有输电线路的输送能力大大提高。静止无功补偿器，静止同步补偿器，晶闸管投切串联电容器，静止同步串联补偿器统一潮流控制器就是基于FACTS装置家族的成员。
2.高压直流输电技术
在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器，将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。直流电通过输电线路送到受端换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流变压器将电能输送到交流系统。在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使其工作于整流或逆变状态。轻型直流输电系统采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，使中型的直流输电工程在较短输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，还可用于向海上石油平台、海岛等孤立小系统供电，未来还可用于城市配电系统，接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。轻型直流输电系统更有助于解决清洁能源上网稳定性问题。
3.电能质量技术 电能质量技术在智能电网中的应用，首先要建立完善的电能质量评估方法与等级划分体系，并基于供用电接口的经济性分析，分别建立内部技术等级评估体系与用户经济性评估体系，建立与健全相关政策、法规，实现智能电网的“优质经济”运行。电能质量技术在智能电网中应用的主要技术包括电气化铁道平衡供电技术、自适应静止无功补偿技术、连续调谐滤波器关键技术、直流有源滤波器相关技术、统一电能质量控制器等。其中统一电能质量控制器能确保重要用户的电能质量，并能通过蓄电池的充放电调节用户在系统用电高峰期和低谷期的用电量，从而带来经济效益，在配电网中拥有广阔的应用前景。
4. 智能开关技术
智能开关技术在目前的智能电网当中有着十分广泛的应用，通过智能开关技术能够对电网当中某个位置的电压以及电流进行闭合，确保电网线路当中的某个区域处于断电或者是供电的状态，能够非常有效的提高电网运行的安全性。下面笔者分析一下智能开关技术在智能电网当中的应用对智能电网的好处。第一点，采用智能开关技术之后能够有效的避免电网当中出现漏电以及电流过量的问题，这对于维护电网线路的安全有着十分重要的意义。第二点，智能开关技术的应用能够确保用户的用电设备以及电力企业当中的仪器仪表的安全性，避免因为电网当中的电流不稳定对电器设备造成的不必要的损坏。
5. 可控串补技术
与静止无功补偿器类似，可控串补技术也是应用比较灵活的交流输电技术，常见的可控串补技术的相关装置包括阻尼器、金属氧化限压器、电容器以及晶闸管阀等，其中串补技术是这些稳定运行的必要保证。将这些装置应用于智能电网的架构以及输配电工作中可以有效避免同步谐振问题，从而提高电力系统运行的稳定性，减小由于同步谐振故障给电力企业造成的经济损失，有利于促进电力系统的整体优化。与静止无功补偿器相比可控串补技术的灵活性更高，因而在智能电网拥有广泛的应用前景，相关技术人员也提高对该技术的重视程度，提高智能电网中可控串补技术的应用水平，促进我国电力事业的健康可持续发展。
三、电子电子技术在智能电网中的发展方向 先进电力电子技术智能化是建设智能电网的关键，也是今后世界各国电力系统电力电子技术发展的方向。从我国电网的基本情况考虑，各种基于电力电子器件的控制器将得到更广泛的应用，HVDC技术和FACTS技术的日趋成熟，能在不增加输电走廊的前提下充分利用现有输电线路，提高传输容量和稳定性。监测、通信、控制、保护技术的发展使得广域电网的潮流控制成为可能。电能质量调节技术的发展将建立起具有自适应、自恢复能力的智能化输、配电网络。能量转换技术的成熟使得新能源发电、尤其是风电并网得到广泛应用。同时微网与能量存储技术使电力用户拥有更多选择，从而构成一个具有高效性、清洁性、自愈性的完全智能化的电网。
结束语：
在全球能源问题日益紧张的今天，智能电网的出现无疑将是一场引人瞩目和影响巨大的变革。智能电网是以先进的计算机、电子设备和电力开关器件为基础，通过引入通信、自动控制和其他信息技术，从实现对现有电力网络的改造，达到使电力系统更加经济、安全、高效和环保这一根本目标。在智能电网的几大关键性支撑技术中，蓬勃发展的现代电力电子技术的重要性逐渐凸显。本文着重分析了现代电力电子技术在与智能电网之间密不可分的关系，说明现代电力电子技术对智能电网可以起到多方面的支撑和提升作用。随着新型电力电子器件、电路拓扑及控制技术的不断涌现，有理由相信，现代电力电子技术将更好地为智能电网的建设服务。
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