电子电力技术在电力系统中的应用

摘 要：在经济发展中，电力是极为重要的能源。近年来，新能源发电的出现，如水电、风力发电、核能发电、地热发电等，逐渐增加了绿色能源在电力系统中的比重。同时，新能源发电过程中也不乏电力电子，甚至可以说，电力电子技术的发展促进了电力系统的改革。电力电子技术可以应用于电力系统，从而有效地解决电力系统在发电环节、输电环节、配电环节等方面存在的一些问题。然而，由于国家电网规模大，改革进程相对缓慢，电力电子技术在电力系统中的应用仍在探索中，但电力电子技术在电力系统中广泛应用的浪潮是不可阻挡的。

关键词：电力电子技术;电力系统应用

一、 电子电力技术在电力发电系统中的应用

（一）大型发电机的静止励磁控制

与其他类型励磁相比，静态励磁具有实际施工成本低，结构施工形式简单，运行平稳等特点，是我国大型发电机结合晶闸管整流自并联励磁最重要，最常见的控制方式。近年来，我国电力电子技术在电力传输过程中得到了广泛的应用，特别是静态励磁控制，这在大型发电机的运行中很常见。在发电过程中，一般采用静态励磁控制的控制方法来促进发电机顺利发电，同时提高了大型发电机的运行效率。而在实际发电机运行过程中，采用先进的电力电子技术的大型发电机，促进晶闸并联和整流过程得到充分控制，使励磁机不再是发电系统的必要组成部分，电力电子技术真正实现了对大型发电机进行静态励磁的严格控制。

（二）发电厂风机水泵的变频调速

目前国内电厂使用的发电机泵能耗高，但运行效率高，数据表明，水泵能耗是热能消耗的0.65倍，但平均能耗仅为8%。为了解决这个问题，常用低频变压器、高频变压器，用于开发风扇泵的频率控制，使风机泵根据不同的运行需要及时调整自运行频率，当气泵的使用频率较高时，为了最大限度地提高运行效率，可以适当提高气泵的工作频率，当气泵的工作频率较低时，可以降低泵的工作频率。实验表明，高频变压器的频率控制效率明显优于低频变压器的频率控制效率。

二、 电力电子技术在输电系统中的应用

传输环节主要是指电能传输给用户的通道，在这个过程中，由于输电线路很可能直接与客户联系，客户最关注的是输电过程的安全问题。为了保证客户的人身安全，一些电力企业实施了相应的输电安全保护技术，防止一些阻碍输电的导体或物体直接接触电能，可以在短时间内实现输电过程的安全要求。然而，安全保护技术必须利用硬件设备进行安全保障，硬件设备的使用寿命和故障频率直接影响到安全保护效果，工作人员可以利用电力电子技术对硬件设备进行实时动态监测，掌握设备的具体情况，解决第一次出现差异时的问题。在安全保护技术中，除了对硬件和设备的安全性进行监控外，电力电子技术还可以优化直流输电和交流输电的过程。高压直流输电技术具有很强的输电稳定性和大的输电容量，而灵活的交流输电技术可以快速控制输电过程中的相位和电压。

（一）直流输电技术

第一，直流输电技术有一条狭窄的线路走廊，交流输电技术至少需要三条线路才能完成正常的电力运输，而直流架空线路只需要两条线路才能达到高效的电力运输的目的，线路的减少在一定程度上降低了施工成本;第二，如果导体的截面积等于电压，则直流输电技术的输送极限功率较高;第三，高压直流输电系统对电网连接具有很强的适应性，可以连接到不同频率的电网。直流传输技术和交流传输技术是重要的传输方式，但在传输距离长、传输容量大的情况下，由于大量的传输损耗，传输效率会降低，给远传项目带来很大的困难。直流输电技术实现基于电力电子系统的长距离大容量电力传输。

（二）交流输电技术

柔性交流输电技术主要用于提高电网的输电能力和输送性能。直流输电技术和柔性交流输电技术都采用电力电子技术来实现低功耗、高传输效率。灵活的交流输电技术有效地利用了电力电子技术，将SVC等控制器投入到输电网络中。通过对输电系统电压和阻抗的实时调节和控制，补偿了输电过程中的输电损耗，防止了系统电压下降造成的区域停电。与传统的并联电容补偿方法相比，这种补偿方法具有明显的优点。

三、 电力电子技术在电力配电系统中的应用

在目前的配电环节中，配电系统还存在许多技术问题。一方面，功率损耗大，不能满足企业对高效配电的需求，导致电力系统传输效率低。另一方面，配电系统提供的電能质量不高，往往存在不规则的波动和干扰，无法实现企业所需电能的特定频率和电压。因此，在配电过程中实现高稳定，低损耗是电力系统配电环节亟待解决的问题。面对这一问题，电力电子技术提供了有效的解决方案。设计人员经常使用转换技术和变压器设备来提高配电系统的有效性。在电能的传输和分配过程中，电力电子变压器可以对电能进行及时的变换和控制，并对电网谐波进行动态控制。调节过程根据电力需求进行自我调节，抑制了传输效率的降低，有效地解决了配电系统中电能质量低、传输不稳定、传输功率低的问题。

四、 电力电子技术在电力节能系统中的应用

泵变负荷机械经常将传统的节流阀控制水流转变为调速控制水流，风机变负荷电机是传统的挡风玻璃控制气流变成调速控制气流。电力电子技术在节能中的应用主要体现在变负荷电机的调速运行上。利用电力电子技术可以实现风机和泵负荷机械的实时调节。通过对运行需求和运行条件的综合判断，可以改变运行频率，控制水流量或风量，最大限度地提高风机和水泵机械的能量利用率，减少不必要的能耗。

参考文献：

[1]吴克河，王继业，李为，等.面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究[J].中国电机工程学报，2019，39（4）：966-979.

[2]李新强.新能源领域电力电子技术应用及其检测评价技术新发展[J].电器与能效管理技术，2019（4）：1-8.

作者简介：霍利杰，南京智睿能源互联网研究院有限公司。