電力電子技術在智能電網的應用

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隨著我國經濟的不斷發展，國家對電力的需求進一步增長，對電能質量的要求也進一步提高。智能電網擁有自愈性、自適應性、可靠性、兼容性等優良特征，很好的滿足了社會對電網的要求。它的這些優良特征與電力電子裝備在智能電網中的廣泛應用息息相關。

本文主要從高壓直流輸電，柔性交流輸電，靜止無功補償裝置、智能開關等方面闡述現代電力電子技術在智能電網中的應用。前言：智能電網目前已成為電網發展的趨勢，智能電網的概念于2000年由美國電科院首先提出，2005年，歐洲成立了智能電網歐洲技術論壇，2006年，歐洲關于智能電網的研究報告，詳細闡述了智能電網的理念和方法。2008年，美國科羅拉多州Boulder建成美國第一個智能電網城市（高駿，高志強，我國統一堅強智能電網建設綜述：河北電力技術，2009）。2009年，我國華北電網穩態、動態、暫態三位一體安全防御及全過程發電控制系統通過驗收，目前智能電網建設已經成為國家戰略布局中的重要一環（邢敖，電子技術在電力系統中的應用：電子技術與軟件工程，2017）。智能電網的建設過程中，現代電力電子裝備起到關鍵性作用。應用在智能電網中的電力電子裝備大部分都采用了全控型電力電子器件、各種多電平大功率變流器拓撲和DSP全數字控制技術，尤其是在高壓直流輸電，柔性交流輸電，數字換變電站等方面。這些電力電子裝置在電網中的應用能夠提高電網的穩定性，提升電能質量。

1FACTS技術在智能電網中的應用

柔性交流輸電系統（FACTS）發展到今天共經歷了三代技術更新，第一代FACTS裝置主要由晶閘管控制的電容器和電抗器組成，第二代FACTS裝置采用了門極可關斷設備等全控器件，其外部回路不需要加設大型電力設備，第三代FACTS裝置采用2臺多臺控制器復合而成的FACTS裝置，具有統一的控制系統。FACTS技術因其靈活、快速的控制特性能夠提升電網的輸送能力、可靠性和反應速度而在新能源和綠色能源發電方面起到重要的作用（何大愚，柔性交流輸電系統概念研究的新進展：電網技術，1997）。FACTS技術包含了傳輸技術、通信技術和微電子技術，它的應用能夠協調局部電網和總電網之間的電能交換。我國智能電網建立的基礎是高壓輸電系統，但高壓輸電系統對于新能源和綠色能源發電的接入和隔離有一定要求，FACTS技術能夠將智能電網中的交流電變換為其他形式，通過對系統電流、電壓和功率的靈活控制解決了綠色能源和新能源在高壓輸電環節的接入和隔離問題并降低了線損。我國的柔性交流輸電系統因采用獨立控制模式，自換相模式的換流器設備而大幅度提升了電網的輸電能力。

2HVDC技術在智能電網中的應用

直流輸電在智能電網中應用環節較多，因其穩定性良好，易于調控，傳輸容量大，傳輸損耗小等特點得到了廣泛關注，高壓直流輸電技術作為直流輸電技術的一種，因其對系統影響小等優點而適合大功率遠距離輸電（楊安民，柔性交流輸電(FACTS)技術綜述：華東電力，2006）。高壓直流輸電（HVDC）技術通過首端與末端的換流站與交流系統相連接，通過在首端換流站進行整流將交流電轉換為直流電，然后通過高壓直流輸電網進行傳輸，在末端換流站，通過在末端換流站進行逆變，將直流電轉換為交流電，再將電能傳輸到交流電系統。HVDC技術在智能電網中可以通過自換相方式實現對功率的靈活控制來實現新能源和綠色能源接入后的電網穩定性。

3SVC技術在智能電網中的應用

靜止無功補償裝置（SVC）通過對電力終端用戶進行動態無功補償可以實現對電力系統無功潮流和電力系統電壓進行控制，從而提高電網穩定性。SVC技術在智能電網中的應用能夠提高電網電壓穩定性、為直流換流器提供無功功率、減小系統低頻振蕩阻尼從而提高智能電網的暫態、靜態穩定性以及電網的輸電效率（李家坤，柔性交流輸電技術在電力系統中的應用：電力學報，2007）。目前SVC裝置已經在我國電網中投入使用，在未來幾年中SVC裝置將在電網中被更廣泛的應用。

4高壓變頻技術在智能電網中的應用

高壓變頻技術目前已經發展相對成熟，已經在電力系統中廣泛應用。高壓變頻技術可以通過改變交流電頻率而減少能源消耗，對于企業節能減排有積極作用。目前我國的高壓變頻技術制造工藝精度很高，集成度高，結構緊湊，通過功率單元串聯多電平技術，可以提升在實際應用中對電網控制的靈活性，但高壓變頻技術成本較高，并且會產生高次諧波污染。

5智能開關技術在智能電網中的應用

智能開關技術在智能電網中的應用能夠減少電網中電力器件的損耗，對電網起著重要的保護作用（許飛宇，國際電網輸電技術發展趨勢及應用研究[D].華北電力大學(北京)，2017）。智能開關是智能電網的關鍵部件之一，主要由承擔過電壓保護和過電流保護的總電源開關，承擔漏電保護和過電流保護的分開關，電路以及殼體組成。其中，總電源開關對應一股進線，分開關是由多個開關組成的一個整體，對應多個出線，電路部分包含保護電路，故障電路和執行電路。雖然智能開關能夠對指定位置進行斷開或者閉合，能夠提高電網的安全性，在電網中應用很廣泛，但智能開關裝置成本較高。

6結論

智能電網是我國電網發展的必然趨勢，將電力電子技術與智能電網結合，不但能提高電網的穩定性和智能化程度，還能夠滿足用電客戶對電能質量和供電穩定性的需求。隨著電力電子裝置在智能電網中的廣泛應用，電網數字化程度將加深，大大提升了電力企業與用電客戶之間的互動程度，使電力企業能夠更好的為用電客戶提供服務。同時，隨著大數據時代的來臨，現代電力電子技術在智能電網中的應用使傳統的電力行業能夠更好的適應大數據時代的來臨，同時也為電力行業開辟了新的數字化盈利模式。

作者:李楠 蔣澤甫 單位:貴州電網有限責任公司電網規劃研究中心