(华北水利水电大学,河南省郑州市450045)
摘要:随着科技的进步,电力电子装置在电力系统中的应用主要体现在以下几个方面,比如:在发电系统中的应用,电力电子装置既可以对水力发电的水流量和压强进行控制,又是光伏电站的控制中枢;在电能储存中的应用,电能储备的作用在于应对用电高峰期时能够有充足的后备能源供应能力,可以利用电力电子装置中的变频驱动技术对实时用电量和电能进行储备和释放,大幅提高了电能的使用效率;在微型电网中的应用,微型电网主要包含了分布电源、储能装置、功率转换器和监控保护装置,将电力电子装置应用其中,可以提高电网通信监控的时效性,防止因过载负荷而导致微型电网系统瘫痪;在输电环节的应用,主要应用在直流输电、分频输电、固态变压器等模块;在电能质量控制中的应用,电能质量控制中常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、动态电压恢复器等电子装置,可以解决电压不平衡、正序、逆序、无序等问题。
关键词:电力电子装置;电力系统;应用
引言
科技的不断发展,必然会促进社会各行各业技术的改革,电力系统亦是如此。电力系统主要是将人们生活中需要用电的地方进行体系化管理,并利用电力系统的工作特性进行分配和输送电力的工作。虽然电力系统技术不断更新和改进,但是有限的资源在慢慢枯竭,自然环境也受到严重威胁,因此,国家必须在电力系统中坚持可持续发展的要求,同时调整电力系统的发展方向,促使电力系统朝着智能化、持续化方向前进。对电力系统进行优化和改进以保障电力系统的高效应用。
1电力电子装置基本概念
在整个电力系统中,电子装置是非常关键的组成部分。而电力电子装置就是电力系统中发挥出重要作用的电力装置。该类装置的性能对整个电力系统的稳定运行都会造成直接影响。在将该类装置正式运用到系统中前,需要对装置进行全面的评估。首先是对装置的设计规范的可靠性评估,从系统的层面建立模型,对系统中的功率器件等关键原件实施评估,若是发现不满足要求的环节,就要及时进行改进,其次就是故障管理,若是电子装置出现故障并停止运行,就要实施离线维护,故障管理的存在意义就是降低故障率。最后是硬件回路的仿真,需要电力系统可以满足基本的开关频率,具备并行处理的性能,并且在降低成本的情况下自主运行,对保护方案实施更新与升级。
2电力电子装置的应用
2.1在发电中的应用
总结电力电子装置在电力系统发电环节中的应用方法。例如,在发电机励磁中应用电力电子装置,使其具有设计简单、可调节速度的特点;在风力发电中采用电力电子装置,利用风能将风车转动,将风能转化为机械能,机械能在磁场中进行磁感线的切割,产生有效的电能,供电网使用;在光伏发电中应用电力电子装置,通过相关专业的元器件将太阳能转化为电能。电力电子装置在发电中的应用处于发展前期阶段。
2.2在电能储存中的应用
电能储备的作用在于应对用电高峰期时能够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,是保障居民正常用电的前提。在我国的电能储备方案中,抽水储能方案运用广泛。电力电子装置作为可以控制抽水速度的主要手段,在抽水储能过程中占据重要地位。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会随着发生变化,这是一个动态过程,如果按照一定的抽水速度运行,抽水储能的效率就会大幅降低。而电力电子装置则可以根据励磁调节系统的变化情况对工作转子的频率与幅值进行调节。电力电子装置在空压储能方面也有着极为广泛的应用。电力系统的用电量在用电高峰期和用电低峰期是有区别的,可以利用电力电子装置中的变频驱动技术对实时用电量和电能进行储备和释放,大幅提高电能的使用效率
2.3在电能质量控制中的应用
电能质量控制中常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、动态电压恢复器等电子装置。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可以对网侧电流谐波含量进行抑制,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,它可以解决电压不平衡、正序、逆序、无序等问题。近年来,关于动态电压恢复器的研究方向主要集中在多电平逆变器这一方面。
2.4在微型电网中的应用
微型电网的应用原理是由一些电源、变换器等元器件组成微小型的发电系统。该系统的优点是可以与非自身电网一起运行,可以自己供电、储电,具有独立运行电能的能力,也可以与外界交换电能,进而优化自身电能。通过设置独立的开关元器件,达到同步切换两种模式的目的。
2.5在输电环节中的应用
电网系统的输电组网包含直流输电、分频输电、固态变压器等模块。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)在可再生能源接入、孤岛供电、城市供电和电网互联等领域有着广泛应用。在分频输电过程中,通过采用低频送电,大幅提高了电能传输效率,还能抑制传输过程中因外界环境因素导致的电压波动现象。分频输电作为一种高效、低能耗的电能传输方法,在新能源(水电、风能、光电)领域被广泛采用。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,可以控制传输电能,提升了电流传输的灵活性。不同种类的电力电子装置在不同方式的电能传输过程中起到的作用是不同的,为多样化、智能化的电力系统提供了必要的运行条件。
结语
电力资源对于社会的发展具有重要作用。电力系统在科学、合理的优化技术的推动下不断发展,满足了人们生活不同的需求和有限资源的可持续发展。电力电子装置的应用使电力系统的性能得到较大提高,推进了电力系统改革的进步。
参考文献
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作者简介:胡子建,男,江西省景德镇市人,职称:学生,单位:华北水利水电大学,专业:电气工程及其自动化。