智能电网中电力电子技术的应用

史世杰

摘 要

随着经济的发展、社会的进步，人们生活水平也大幅度提升，各项社会事业及基础设施建设日渐完善。在这一时期，人们对用电的质量要求越来越高，传统的配电网络及线路设计已经无法满足新时期对用电安全、高运行性能的实际需求。基于此，本文从社会发展、技术改进的视角，简要探析智能电网在电力系统中的应用，着重探究智能电网中电力电子技术的相关应用。

【关键词】智能电网 电力电子技术 信息化 规划建设

1 问题提出

自2009年国家电网公司第一次提出“坚强智能电网”项目建设目标之后，我国各地已经相继展开坚强智能电网建设工作。同时，党中央“十二五”计划中也明确指出坚强智能电网建设是“十二五”期间社会公益性产业的重点项目之一。坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架及各级支线电网协调发展为基础的新型供电系统。国内现有的电力网络系统总体上来看应当属于一个刚性系统，其智能化及信息化程度相对较低，大大限制了供电系统的各项功能和效率的发挥，而智能电网之所以被称之为“坚强智能电网”，它最大的优势特点就是“坚强”。所谓坚强，即当供电系统某一环节出现大扰动或者突发故障时，整个电网系统仍能保持对用户的供电能力，最大限度地避免出现大面积停电事故现象。比如遭遇自然灾害、或者是极端的天气环境下，智能化系统可以确保电网继续安全运行。除了这一特点之外，智能电网还具备着自愈、兼容、经济、集成、优化等技术优势。比如在自愈这一项，主要表现为实时、在线、连续的安全评估和分析能力，具备着较高水平的故障预警与预防控制能力。

本文着力分析了电力电子技术在智能电网电力系统中的应用。先进的电力电子技术在智能电网及线路系统搭建过程中是不可缺少的一个关键技术环节。首先，电力电子技术在智能电网系统中，对于保障电网系统运行工作的安全稳定具有很好的优化功能。因为智能电网是一个信息、数据互动的系统，在运行工作的过程中，服务用户对于用电的特点不尽相同，包括其他环境方面的影响，所以需要保证智能电网具有较强的适应性，而先进的电力电子技术完全可以解决这一问题。其次，智能电网属于一种经济型、环保型、效益型兼顾的公益性产业，它提倡节能、低碳等可持续理念，目的是在满足当前社会发展基本需求的基础上，解决环境问题、资源枯竭问题，而先进的电力电子技术就可以促进可再生能源的有效与循环利用。

2 电力电子技术在智能电网规划建设中的应用

2.1 智能配电网络系统中的电力电子装备

智能电网系统中与以往的电力系统的相同点在于整个系统的规划与建设。一般分为三部分来进行，第一是发电系统，第二是输电系统，第三是配电系统。供电行业内通常将配电系统称为配电网，因为它是整个电力系统项目的终端环节，它面向的是区域内所有用电用户。在传统的配电网架构设计上，一般都是从输电系统开始，主要是将接收的电能分配给区域内每一个用户。随着电力电子装备的更新换代，互联网络及计算机信息技术的迅猛发展，将电力系统的时变性特点成功挖掘了出来。在这种环境下，借助于先进的电力电子设备的使用，可以使得配电网络所覆盖的区域用户，负荷环境的每一个变化均具有調控与适应能力，极大提高了配电网的电能质量。最常使用到的电力电子设备，例如，配电网中使用的串并联同步补偿器，这一电力电子设备在配电系统中，通过串联装置将系统与负荷隔离；再如源滤波器，它在系统中所起到的作用主要是无功补偿、抑制谐波。除此之外，包括像固态开关，以及各配电线路用户端使用的相关电力电子装置。

2.2 智能电网系统中对于电力电子技术的应用

电力电子技术在发电环节中的应用。前文中也已经提到过了，智能电网最大的特点就是“坚强”，当然，这也是最大的一项优势，常见的项目有风力发电、太阳能发电等，还有像发电厂风机水泵的变频调速，这些均离不开电力电子技术。以太阳能发电（光伏发电）为例，整个系统架构包含的主要部分有光伏阵列、控制器、逆变器、畜电池等。由于光伏阵列所发的电力属于主流电，这种情况下，除了特殊用电负荷之外，大多情况下必须要通过逆变器来将直流电转化成交流电。此外，由于光伏发电系统注入到电网的功率要求比较高（大），因此，为了进一步弥补光伏发电功率的波动，还必须要使用到控制器，目的就是降蓄电池组实现双向充放电控制模式，如此一来，便可更加安全、高效的确保负荷平稳供电。

电力电子技术在输电、配电环节中的应用。还是以太阳能发电为例，由于主流电的主要特点表现为容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点。所以，对于远距离输电或者是在同一时间段对不同频率系统的联网式输电，优势比较明显，而其中所使用到的就是晶闸管换流阀。在配电环节，正如上部分所言，在整个电网的电力电子装置架构中，作用最为明显的就是智能万用变压器，它与传统的线圈式变压器存在本质的区别，包括在电流转化、电力输送以及额定电压设置等方面，可以为用户提供有选择性的优质服务。

3 结语

“坚强智能电网”以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统总的所有环节，覆盖所有电压等级，是一种坚强可靠、经济高效、清洁环保的现代化电网。只有形成坚强网架结构，只有为电力系统构建“坚强”的基础，实现信息化、数字化的“智能”技术特征，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用

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作者单位

内蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯电业局 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000