智能电网构建中电力电子技术的应用

发表时间:2020/7/29   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:梅勃
[导读] 在持续提高的科技水平和蓬勃发展的经济双重影响下,越来越
        摘要:在持续提高的科技水平和蓬勃发展的经济双重影响下,越来越多的企业实现了信息化、智能化,国家电力系统作为一个国家的重要能源基础设施,其发展水平和智能化程度直接制约着一个国家的发展和人民的生活水平的提高。现阶段,我国电力行业在结构、技术以及规模上进行了一定的改革,娴熟、合理的使用各种先进的科学手段,努力构建安全、可靠的国家电力系统,不断提高国家电网的现代化、信息化、智能化程度,从而满足可持续发展提出的各类要求。在我国大力建设电网的过程中,电力电子技术作为领先的科学手段,逐渐发挥出了其他技术不能胜任的能力,对于实现电网的信息化、自动化、智能化都有着重要意义,因此深入了解智能电网中电力电子技术的现状,对于推广其应用范围等具有实际价值。
        关键词:电子电力技术;智能电网;电力系统;优化配置

        一、我国智能电网构建现状分析
        智能电网集中了信息技术、通讯技术、计算机技术,融合了既有的国家电网基础设施,减少了对环境的污染程度,提高了电网输电效率和损耗。而我国的智能电网起步较晚,相较于其他国家的研究来说,较为落后,因此开展了大规模的涉及智能电网方面的相关实践研究,努力培育出了一批具有国际先进水平、引领电网发展的科技成果。这些科技成果都为我国推动智能化电网建设提供了基础的技术支撑。

        二、电力电子技术推动智能电网发展
        2.1保障电网安全稳定,提高可靠性
        作为电力领域先进的电子技术之一的电力电子技术,其主要原理就是应用GTO、IGBT等电力电子器件对电能进行转变和调控,从而顺应电网发展趋势,提高电网输送能力、降低输送损失率、改善输电质量。随着国家和居民用户用电量激增,国家电网承担了越来越重的输电任务,并且现阶段我国的输电线路、电网结构日益复杂,加大了国家电网的输电和控制难度。因此,必须运用新的技术保证电网安全稳定,提高电网的可靠性,而先进的电力电子技术的应用可以在很大程上提高我国国家电网的运行稳定性水平,以满足国家和人民的用电需要。
        2.2稳定输电质量,促进行业发展
        在国家电网的发展过程中,随着社会经济的发展,人们对电能的质量不断提出新的要求,因此不能一味的注重电网输电量指标的提高,同时还要兼顾输电质量的提升,如何提高国家电网输电质量是一个值得探讨和研究的问题。保证国家电网输电质量的稳步提高对于维系社会稳定、促进经济发展、提高人们生活水平都有一定的影响。而通过采用先进的电力电子技术来优化电力系统资源配置,能切实提高国家电网智能化水平,有效改善国家电网的输电质量,促进国家经济和人民生活水平的长足发展。
        2.3资源优化配置,促进可持续发展
        日常生活中使用的电能,主要来自其他形式能量的转换,包括水能(水力发电)、热能(火力发电)、原子能(核电)、风能(风力发电)、化学能(电池)及光能(光电池、太阳能电池等)等,电能产生的地区也不尽相同,主要分布在西南、西北及沿海地区,因此需要建立完善的、稳定的国家电网,提高国家电网的智能化水平以优化电网资源配置。

        三、电力电子技术在智能电网中的运用
        电力电子技术是目前实现电力事业改革的重要技术,它解决了电力事业各种问题,满足了电力用户的需求。


        3.1智能配电网络系统的电力电子装备
        随着信息化、自动化的普及,电力事业也实现现代化发展。整个电力系统可大致分为三部分:发电系统、输电系统、配电系统。发电系统是电力发展的核心,负责提供源源不断的电力;输电系统主要作用为将发电系统的电力传输至配电系统中,实现电力运输转换;配电系统也称配电网,负责给居民以及企业输送电力,是电力用户直接接触的电力系统。一般情况下,配电网最为复杂,需要对城市地区进行合理的规划、覆盖,进行点对点拉线,将电力输送至家家户户,由于覆盖范围极广,需要大量的电力设备辅助,保证电力输送的质量和安全性。目前,我国城市配电网中大多采用电力电子装备,有效提升了电力输送质量和安全性,满足用户用电需求的同时确保了其安全性,实现了智能化电力网络覆盖。
        3.2高压直流输电技术
        目前,我国电力系统中,发电系统和配电系统都使用交流电,只有输电系统使用直流电,因此,在输送电力时就需要先进的电力电子技术实现交流电和直流电之间的转换。目前,我国大多采用电流换流器进行电流之间的转换,先是发电系统输出交流电,经过换流站的电流换流器转变为直流电,直流电通过配电系统进入配电系统的换流站中的逆流器转换为交流,再通过配电系统输送至电力用户  端,实现电力使用。
        3.3智能开关技术与高压技术变频技术
        为了保证电力电网的安全性,在电网各个节点均安装有智能开关系统,能够保证电力电网的安全运行。在电力电网正常运行时,开关处于闭合状态,并开启无间断电力监视系统,时刻保证电力电网处于可视状态,防止意外发生。一旦电力电网遭受人为、自然灾害或者其他原因影响导致电网结构被破坏,智能开关系统就能及时断开开关,保护剩余电网结构不被破坏,防止意外事故发生,并及时联系相关技术人员进行维修。随着社会发展,人们对电力提出了更高的要求,传统的电力已无法满足现代化生活、生产需求,高压变频技术就此而生。高压变频技术保证了电压的稳定,确保人们在生活、生产中能够时刻使用到满足需求的电压,杜绝了电压过高或者电压过低的状况出现。
        3.4电力电子技术在发电环节的应用
        发电资源的来源一直是我国电力发展所需要面临的重大难题之一,目前我国大部分地区仍通过烧煤实现火力发电,其发电过程产生的废气与废渣极大破坏自然环境,影响了生态平衡,且煤属于不可再生资源,不符合绿色发展方向和可持续发展方针。目前,电力电子技术已融入发电系统,极大缓解了这一问题,大量的风力、水力发电站建立,使得电力事业发展步入新时代,踏上可持续发展道路。

        四、结束语
        本文从我国智能电网构建现状入手,分析我国现阶段智能电网的构建水平和未来发展方向,随即介绍了电力电子技术为推动智能电网发展所起到的作用,最后详述了电力电子技术在智能电网中的应用范围,为解决国家电网输电能力和输电质量起到了一定的借鉴作用,为推动电力电子技术在智能电网中发挥更大作用做出了贡献。
       
        【参考文献】
        [1]张文亮,汤广福,查鲲鹏,贺之渊.先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].中国电机工程学报,2010,04:1-7.
        [2]吴俊勇.“智能电网综述”技术讲座第四讲:电力电子技术在智能电网中的应用[J].电力电子,2010,04:67-70.
        [3]周海波.电力电子技术在智能电网中的应用研究[J].电子制作,2014,16:231-232.
        [4]罗剑.电力电子技术在智能电网中的应用[J].科技资讯,2014,32:87.
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