电力电子装置在电力系统中的应用

万恒

摘要：电力系统作为我国民用、工用、商用重要的能源依靠，对我国社会稳定发展，经济稳步提高起着重要的支撑作用。电力电子装置作为当前智能化电网系统的核心，对电力系统的发展有着直接的影响力，本文针对电力电子装置在电厂发电、能源传输、储能后备等主要方面的应用进行系统性的概述并总结。

1 引言

近年来，我国电力系统发展迅速并且趋于智能化、自动化、高效化等方向集中发展，在其中，电力电子装置技术的不断升级是促使电力系统在以上方面不断进步的根本动力，我国各个研究机构当前在电力电子装置领域也加大了研发投入。目前，在我国电网组网中，电力电子装置主要应用于供需用电转换、功率互配、可再生能源的并网发电以及交流电网与直流电网之间的互联并网等方面。本文就当前电力电子装置对于电力系统性能的提升与改善进行系统性的论述与总结。

2 电力系统中电力电子装置的主要应用

2.1 电力电子装置在发电系统中的应用

电力电子装置作为发电系统中不可或缺的一部分，在发电机组中，电力电子装置可以有效提升发电机组的发电效率；此外，在水力发电厂中，电力电子装置可以肩负起对水利发电过程中水流量以及压强的控制，为实现在不同条件下的发电控制提供了极大的帮助[1]；当前由于传统能源发电面临着环境污染以及能源枯竭等因素，新能源发电诸如光伏发电站近年来发展迅速，而在其中，电力电子装置（如逆变器、滤波器、光伏阵列组件等）作为光伏电站的控制中枢，具有着重要的战略地位。

2.2 电力电子装置在电能储存方面的应用

电能储备的作用在于应对用电高峰期的时候有充足的后备能源供应能力，这对保证电力系统稳定运行有着至关重要的作用，也是作为社会经济稳定发展、居民用电正常的必要后盾。在我国的电能储备方案中，抽水储能方案运用广泛，而电力电子装置作为可以实现抽水储能中抽水速度控制的手段，在抽水储能过程中占据中重要的地位，其工作原理大致是：由于在水力发电的抽水储能过程中，随着水流的不断变化，上下流水位落差高度也随着发生变化，是一个动态的过程，如果按照一定的抽水速度进行运行，将直接导致效率的大大降低，而电力电子装置则可以根据励磁调节系统变化其工作转子的频率与幅值的大小进而实现储能水电站在不同状况下的工作状态。

此外，电力电子装置在空压储能上面也有着极为广泛的应用[2]。因为电力系统的用电量根据时间不同用电量存在用电高峰期和用电低峰的区别，而其中通过变频驱动技术则可以根据实时用电量对电能进行储备和释放，这一过程大大提高了电能的使用效率。

2.3 电力电子装置在微型电网中的应用

微型电网的组成部分主要包含了分布电源、储能装置、功率转换器、监控保护等。在微型电网的运转中，这些组分具备着各自的职能，通常，分布式电源可以实现微型电网的并网运行，可以有效提升使用效率；而储能装置通过配合分布式电源以及功率转换器等电子装置可以提高能源的使用效率以及电网通信监控的高效性。监控保护功能在于自动识别负荷量，根据过载与否执行相应的操作，可以有效降低因为过载负荷导致的系统瘫痪等情况的出现。

2.4 电力电子装置在输电环节的应用

电网系统的输电组网通常包含着直流输电、分频输电、变压器等模块。在直流输电部分，因为直流输电主要由常规性直流电输出和柔性电流输出构成，电力电子设置（换流器等）在对可再生能源接入、孤岛供电、城市供电和电网互联等领域有着广泛的应用。分频输电作为一种高效低能耗的电能传输方法在当前新能源（水电、风能、光电）領域已经被广泛采用，因为在分频输电过程中，通过采用低频送电，大大提高了电能传输效率，而且对传输过程中伴随的因外界环境因素导致的电压波动现象有很好的抑制性[3]。固态变压器作为一种能够控制并改变传输电压和电流幅值、频率、相位等参数的一种器件，可以对传输电能有着高效的控制，很大程度上提升了电流传输过程中的灵活性，不同种类的电力电子设置在不同方式的电能传输过程中起到不同的作用，为智能化电力系统提供了必要的条件。

2.5 电力电子装置在电能质量控制中的应用

在电能质量控制中，通常应用到的电力电子装置有：动态无功补偿器、链式静止同步补偿器、有源电力滤波器、统一电能质量调节器以及动态电压恢复器等电子装置[4]。其中，动态无功补偿器和链式静止同步补偿器在改善负荷异常、系统功率不稳定等方面有着较多的应用；有源电力滤波器、统一电能质量调节器则针对变流装置将传输电流导入电网系统前对谐波进行调整，保证网侧电流谐波含量得到抑制，进而提高电力设备的使用效率；动态电压恢复器是可以实现串联型电能控制的动态系统修复装置，它可以根据实际状况中出现的电压不平衡现象针对正序、逆序、无序现象进行有效补偿，近年来，关于动态电压恢复器的主要研究方向集中在多电平逆变器这一方面[5]。

3 结论

随着电力电子装置在电力系统中的深入应用，我国的电网正全面化朝着自动化、智能化的方向快速发展，电力电子装置的技术水准不断提升一方面会进一步带动我国电力系统的进一步发展，同时在电力传输与应用过程中也使得能源利用效率提升、生产成本降低、安全性得到进一步提高等。此外，在保证电力电子装置技术的不断成熟的前提条件下，保障设备的可靠性、稳定性、安全性也是在未来电力系统中必要提及的关键因子，高效、安全、稳定、环保型的电力系统是当前的大势所趋，也势必成为现在以及将来电力电子装置发展的主要方向。

4.参考文献

[1]姜建国，乔树通，郜登科. 电力电子装置在电力系统中的应用[J]. 电力系统自动化，2014，v.38；No.52903：2-6+18.

[2]刘江. 电子装置在电力系统中的应用研究[J]. 中国高新技术企业，2016，No.35403：41-42.

[3]高雅致. 电力电子装置在电力系统中的应用探析[J]. 电子制作，2016，No.300Z1：80+74.

[4]周平. 电力电子装置在电力系统中的应用研究[J]. 电子制作，2015，No.27603：214.

[5]贺智雄. 电力电子装置在电力系统中的应用[J]. 科学中国人，2016，09：28.