电力电子技术在微电网中的应用探究

张恒友

摘 要：伴随着科学技术的发展，电力电子技术的应用越来越广泛，电力电子技术在微电网中的应用也越来越多。文章简述了电力电子技术的需求，并根据电力电子技术在微电网中的优点对电力电子技术在微电网中的应用进行了探究。

关键词：电力电子技术；微电网；应用

中图分类号：U665.12 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0143-02

1 概述

电力电子技术是近年来开始流行的一种新技术，它能够将多种电力电子器件进行集成，大大地减少了器件的体积，而且集成之后的电子器件工作效率更高，工作频率可以由传统的10kHz提升到数千Hz。此外，电力电子技术使得电子器件的操控更为简单方便，从之前的半控型，改进至现在的全控操作，功能大大加强，而且电力电子技术可以利用软开关技术，实现对变换器的控制，从而提高变换器的运行效率。电力电子技术的这些独特技术特点，使得它一经推出，就在电网系统中得到了很好地应用，极大地提升了电网的运行效率与节能效果。

2 电力电子技术的需求

2.1 优化电网及保障大电网安全方面

微电网较之传统电网一大变化在于反应和适应能力的优化，而这种变化正是通过电力电子技术来实现的。目前我国的电力电子技术在HVDC、FACTS等领域已形成创新突破点，通过提高输配能力和加快故障检修时间等途径初步实现电网适应性优化。但是目前的技术进步。还不能完全覆盖我国国情下微电网建设对电力电子技术的需求。例如，我国目前电网存在架构薄弱、电网结构复杂、运行数控化程度低、对极端天气的抵抗能力弱等问题，反映在实际输配中即输电和配电领域都存在亟待解决的问题。还需进一步依靠电力电子技术的调控能力，强化电网结构，加大灵活输配电力方面的研究，建设真正拥有“自愈”能力的微电网，朝着互联大电网的方向发展。

2.2 促进可再生能源有效利用方面

东北、华北、西北是我国陆上风能和光伏发电资源主要的分布区，预计2020年发电将分别达到100～150GW、20GW的规模，这种規模大且分散的可再生能源所固有的不确定性对电网安全运行提出了更高的要求。要大力发展可再生资源发电，提高清洁能源在全国范围内发电总量中的比重，首先要解决的难题就是需要进一步提高即时控制力和预控能力，提高所建设的电网对于新能源、清洁能源发电电能的容纳性，这就进一步体现了对电力电子技术发展的需求。

2.3 改善电网电能质量与电力市场方面

科学技术进步带来精细化用电设备对电能质量的要求。电能质量已经成为电力领域受到广泛关注的问题之一，目前，风电场和光伏发电站等相对火力发电等传统发电方式较为领先的清洁电能的并网，在提高电网建设可持续水平的同时，对电网质量也造成了影响。如何使用电力电子技术来提高电能质量，如何改善整体电网优化程度，是电力市场对供给提出的现实诘问。

2.4 保障电网电力电子装置可靠性方面

现阶段还没有健全的针对大规模电力电子装置的可靠性、经济性评估的完整体系。评价大规模电力电子装置时电网的容纳性也是一个新的课题，笔者认为需建立电力电子技术模拟平台，通过模拟挖掘此类装置的运行特性和规律，提高装置和电力系统的耦合能力从而提高运行可靠性。

2.5 节能减排技术研究方面

随着环境污染问题越来越严重，节能减排是各大企业应该重视的重要内容，电力企业也是如此。近年来我国对清洁能源的需求逐渐增加，也随之提高了对环境的要求，所以需要通过电力电子技术来解决这一问题。

3 电力电子技术在微电网中的优点

3.1 优化电网、保障安全

全球范围来看，电网的稳定性和一定的智能化是不断追求和发展的大趋势，要在运用电力电子上取得更好的成果。总体上来说，电网的整体是向着自动化和智能化发展，可以自动实现某些特定功能，在情况发生时，微电网可以根据预案及时排除险情，对情况进行及时示警。要在电网建设和智能网络应用上去更多的关注整个的微电网建设，更多的从目前的技术出发，满足群众需要的基础上进行更好的优化。

3.2 对资源配置进行合理优化

我国虽然有着丰富无污染能源，但是受自然因素等多方面的限制，能源开发起来难度较大，因此能源问题解决起来存在较大问题。为了缓解能源危机，人们提倡在发展微电网时加强对可再生能源的利用，利用风能以及太阳能一类的可再生能源具有一个典型的特征就是利用点分散，且电网运行的稳定性大大降低，因此在建设微电网的过程中，要将这些可再生能源的收集与调度作为重点，这就需要电力电子技术提供支持，提升电网的适应性，实现可再生能源的大规模利用。

4 电力电子技术在微电网中的应用

4.1 能源的转化

随着能源危机以及环境污染的加剧，人们对低碳经济有了全新的认识，希望对自然界中的可再生清洁能源进行利用，降低生产生活中的能耗，减轻对生态环境的破坏，能量转换技术逐渐发展起来，并得到了全社会的认可。根据我国微电网的发展蓝图来看，光电能和风能一代系统需要实现大型存取自适应的要求。当前我国对风能发电的研究已经取得了一定成果，其中应用比较广泛的就是间歇式能源控制技技术，主要就是对具有间歇性质的风能进行收集和控制，一方面是避免能源被浪费，另一方面是提升电网配电、供电的稳定性，尽量不受这种间歇性的影响。为了加强对能量转换技术的应用，提升微电网的适应性，我们应该根据实际需要和技术特征重新调整电源结构，对风能以及太阳能等一类能源进行有效控制，使实体电网具备更强的操控能力，优化电力资源的配置，使新能源发电步入正轨，实现电网运行动态控制。

4.2 控制静止励磁

在对静电励磁控制方面，因为除了大型的发电设备以外，它还能被应用于风力发电方面，针对电力电子技术中的变速恒频励磁，它的相关控制在风力发电机中具有重要的作用。并且，在相应的控制技术下，晶闸管整流技术也得以开发，得以广泛应用，它不仅结构性能简单，在成本年开发上的资金投入极少，而且，它的优势还有可靠性低等多方面，这是使得它能够被长久使用的重要支撑，从而能够从经济上得以节省，在一定意义上实现了可持续发展。它已经被人们大力应用于较为大型的发电机组等方面的运行，提高了工作速度，加大了工作效率，使其拥有了较好的发展前景。endprint

4.3 FACTS技术在微电网的应用

我国能源的资源与需求逆向分布明显，对线路的输送能力要求高；同时还需要解决系统振荡、电压不稳定等问题。而FACTS技术因其控制调节能力及兼容能力，提供了解决这一问题的可能。FACTS技术是指结合现代控制技术、可增强系统稳定性的新技术。

4.4 电网的协调控制

当前，微电网的發展趋势就是让区域性电网和总电网之间在各个水平上相互协调控制连接，那么这就必须要应用更多先进技术以及灵活的操作模式（例如动态无功补偿、电流控制、网络重构等）。让微电网更经济、更牢固的一项技术就是FACTS技术，在未来的电网运行中很多关键突破点都需要多功能复合型的FACTS设备，例如进行静态转换器的配置，这是以全系统综合信息为基础的协调控制技术，为微电网结构的坚固提供重要的帮助。

4.5 电能质量技术

我国工业电能质量技术应用范围较为广泛，并开展了相应的电能质量提升技术的研究，但是核心技术问题目前尚未得到解决。电能质量技术的应用，要求建立科学的电能质量等级划分及相应的评估体系，在这个课题中，要充分重视从经济角度出发做出的分析结果，在评估纵向技术等级的基础上，采用双向评估，不能忽视横向经济效益的情况，实现微电网与经济效益的并行发展。在微电网中应用，电能质量技术主要技术包括电气化铁道平衡技术、自适应无功补偿技术、直流有源滤波器技术、统一电能质量控制器等。

5 结束语

综上所述，电力电子技术在微电网中的优点有：优化电网、保障安全，对资源配置进行合理优化。文章主要从能源的转化和存储、控制静止励磁、FACTS技术在微电网的应用、电网的协调控制与电能质量技术这几个方面探究了电力电子技术在微网中的应用。

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