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谈电力电子技术在新能源发电中的应用

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：靳婷婷

[导读] 摘要：目前，新能源是各国研究的一个热点问题，因此，如何将新能源变成方便快捷的电能，也成为众多学者研究的问题。

        潼关中金冶炼有限责任公司陕西渭南 714300
        摘要：目前，新能源是各国研究的一个热点问题，因此，如何将新能源变成方便快捷的电能，也成为众多学者研究的问题。现代科技的不断发展，新能源发电技术也变的越来越成熟，但是其中也存在着许多问题，需要不断的发展和突破。为了加快新能源发电的发展，需要吸收诸多领域的优秀技术成果。而其中电子电子技术作为起决定性作用的技术，必然会起到更为重要的作用。
        关键词：电力电子技术；新能源发电；电力系统
        引言
        基于现代化发展背景下，近年来虽然我国经济得以稳定发展，但是也引发了严峻的化石能源危机现象。面对该种现状下，新能源发电的出现，改变了过去传统的发电方式。深入研究新能源发电处理模式，不仅有着较低的能量密度，而且也其发电周期也有待加强，鉴于该些问题下，要想能够保证新能源发电处于稳定的状态，那么就必须合理的应用电力电子技术，一方面有效提高电能质量的同时，另一方面也能够确保我国新能源发电行业尽快实现可持续发展目标。
        1.电力电子技术
        在之前很长一段时间兴起的电力电子技术，随着我国科学技术水平的不断提升，有了更好的进步与发展。正因为大功率硅整流管和晶闸管的开发与利用，代表着电力电子技术整流时期的到来，面对该种条件下，更是带动了我国电解等行业的持续进步。在当前存在的电力电子技术，经过实际调查应用可以看出，涵盖了智能性以及自动化等的特点，进而备我国材料科学、微电子技术等行业人士更加的关注[1]。
        2.电力电子技术在新能源发电中的应用举例
        站在新能源发电模式下，最突出的弊端就在于间歇性。全面的分析该点问题，主要出现的原因，就是因为不稳定的风力发电系统运用过程中，其外界自然条件对其有着直接的影响。对于所有新能源结构来讲，根本上就是希望在经过妥善处理以后，能够很好的当作居民生活中的电力能源，在此过程中，最需要就是希望有着稳定性的电力供应效果。针对目前的地面电站，核心应用的方式就是发电侧并网，依靠主干电网作用下，对自身进行一系列的调整，有着不断增加的光伏发电容量值下，此时因为较大的电容量，最终威胁到了电网的正常运用；除此之外，新能源发电方式还有一个缺点就是较低的能量密度。通过实际调查发现，我国拥有着广阔的地域面积，自然不同地区外界日照条件等存在着明显的差异。站在一平方米的光伏组件峰值下，其功率最大的范围也不会超过150瓦，通常条件下峰值功率处于100瓦上下。鉴于该点问题下，在光伏发电过程中，必然需要占据较大的用地面积。
        当下在太阳能利用中，主要是采用了光热发电、光伏发电两种技术，但无论是哪一种技术，在从太阳能装换到电能的过程中，电力电子技术起着不可或缺的作用。通过实际调查可以看出，整个光伏系统大致主要由太阳能电池、铅蓄电池、负载和控制器等四部分组成，由于太阳能电池只能在白天太阳照射下输出能量，根据负载的要求，光伏系统一般选用铅蓄电池作为储能环节来提供夜间所需的电能。
        近年来，风力也成为了人们日渐关注的新能源之一，风力发电也飞速发展，风力发电场一般选址在风力资源丰富的地区，这样的地区一般都远离居民区，因为风力发电会产生噪音，干扰附近居民的生活。由于现在风力发电主要采用的是交流输电方式，存在很多缺点[2]，因此，高压直流输电已经开始进入风电输电领域。高压直流输电是应用电力电子装置的换流技术将交流转换为直流输送到地方之后再进行逆变将直流变为交流的一种输电技术。此外，风力发电机组如果想要进行并网时，需要风力发电机组发出电能的频率保持恒定，即与电网频率相等为50Hz。在这个过程中，电力电子技术也起着及其重要的作用。

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        3. 电力电子技术在智能电网中的应用
        既然新能源发电具有间歇性、能量密度低等劣势，那么如何使得新能源发电能够稳定的输送至电网，就需要电力电子技术的应用了。
        3.1静止无功补偿器
        静止无功补偿器就是电力电子技术在智能电网中的典型应用之一，它的独特优点就是具有很高的灵活性。一般的，通过合适的手段和方法，可以让静止无功补偿器进行电压调节、无功功率的调节等，主要是用在交流输电装置中，从而能进一步提升电网输电能力以及提高电力系统的稳定性；另一方面，静止无功补偿器所提供的无功功率还可以减小电力系统低频振荡的阻尼，提高电力系统静态及暂态的稳定性。
        3.2可控串联补偿技术
        可控串联补偿技术是一种通过串联的方式将无功补偿装置接入线路从而对电力系统进行无功补偿的技术，一般可分为固定式和可控式两种类型，固定式的有效容抗值是固定不变的[3]，只能工作在0（不补偿）和1（补偿）两个阶段。而可控式较前者增加了一些器件，通过对这些器件的控制，可以实现在四种工作模式之间进行切换，这进一步增加了系统的稳定性，但可控式对技术要求比较高，成本也比较高，同时，可控串联补偿装置对电力系统的继电保护正常动作也有一定的影响。在实际工程中，往往是将固定式和可控式相互结合使用，从而提高电力系统运行的稳定性。
        3.3提高电能质量
        电能质量是衡量电力系统优劣的一个重要指标，提高电能质量也是电力电子技术在智能电网中的另一个应用。尽管我国目前针对提高电力质量技术开展了广泛的研究，但是核心技术问题目前还尚未得到解决，主要就是电力电子方面的技术尚未得到重大突破。而为了进一步优化电能质量技术在智能电网应用，我们还需要优化现有的体系，建立科学的评估分析方法以及健全相应的法律法规，从而提高智能电网的电能质量。
        3.4SVC无功补偿
        因为外界环境巨大的改变下，对风力以及光伏等几种发电模式有着巨大的威胁。相对于平衡性的电能结构，依靠新能源实施发电处理，就会引发不稳定电能的问题。出于发电过程更加高效性，部分地区的发电站，此时主要秉持的是有功功率输出方式，就是希望能够保证该部分功率达到有效输出的结果。但是从某种程度上来讲，此时相关工作人员借助大量的无功功率，将其融入到系统当中，那么就需要人员把控好此部分的调整工作，由此能够很好的处理好硅整流管和晶闸管的开发出现弊端。
        3.5APF谐波治理
        对电力电子技术应用过程进行研究，必然会有不同频次谐波问题的出现，如果期间出现了较多，一方面会影响到广大用电户正常用电工作的基础上，另一方面也是增加工业制品残次品出现几率不断增加的根本原因。而依靠APF模式下，能够保证该点问题得以有效处理。
        结论：
        简而言之，我们必须清醒的认识到，在传统化石燃料大幅度消耗的今天，人类生存环境已经变的越来越恶劣。因此，我们必须居安思危，开发清洁无污染的新能源，而在这个过程中，电力电子器件和先进控制技术的发展则成为我们能否利用好新能源的关键技术。我们必须将最新的电力电子技术、控制技术应用于新能源发电系统中，使得新能源逐步替代传统的三大化石能源，不断提高人们的生活水平。
        参考文献：
        [1]张栋凯,陈羽飞,姜婷玉,等.电力系统的电力电子化趋势分析与探讨[J].河海大学学报(自然科学版),2020,48(04):377-384.
        [2]邓永华.电力电子技术在新能源和新材料行业中的应用[J].电子元器件应用,2018,14(08):12-17.
        [3]李林,于惠钧,闵婕,等.现代电力电子技术在风力发电中的研究进展与应用[J].电子元器件与信息技术,2020,1(01):75-80.