孫邦伍

（南京吉陽(yáng)新能源有限公司，江蘇 南京 210000）

先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用探討

孫邦伍

（南京吉陽(yáng)新能源有限公司，江蘇 南京 210000）

信息時(shí)代背景下，越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)涌現(xiàn)。電力電子技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)建設(shè)中，大大促進(jìn)了智能電網(wǎng)建設(shè)水平和成效。在社會(huì)用電量急劇增長(zhǎng)的背景下，智能電網(wǎng)建設(shè)逐漸朝著自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化方向發(fā)展。應(yīng)用電力電子技術(shù)，可以有效提升智能電網(wǎng)運(yùn)行效率，保證運(yùn)行安全。文章就先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，從多個(gè)角度分析技術(shù)要點(diǎn)，以推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展。

先進(jìn)電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用；安全性

社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)背景下，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，電網(wǎng)信息化水平顯著提升，但是新時(shí)期電力市場(chǎng)的空前繁榮，為電力企業(yè)智能電網(wǎng)建設(shè)帶來(lái)了沉重的壓力和挑戰(zhàn)。尤其是信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和控制技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，可以有效滿足未來(lái)電力企業(yè)發(fā)展需求。當(dāng)前我國(guó)的電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)立足自主創(chuàng)新，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，促使智能電網(wǎng)逐漸朝著數(shù)字化、自動(dòng)化和信息化方向發(fā)展。通過(guò)大力建設(shè)智能電網(wǎng)，有助于優(yōu)化資源配置，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)提供服務(wù)和保障，意義十分深遠(yuǎn)。由此看來(lái)，加強(qiáng)先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究十分關(guān)鍵，對(duì)于后續(xù)工作開(kāi)展具有重要的促進(jìn)意義。

1 智能電網(wǎng)應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)的需求分析

1.1 保障電網(wǎng)安全的需求

智能電網(wǎng)是一個(gè)互動(dòng)系統(tǒng)，在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)下，用戶用電需求不斷變化，加之環(huán)境變更和系統(tǒng)變化等要求，人們對(duì)于電網(wǎng)的自適應(yīng)能力和反應(yīng)能力提出了更高的要求。廣泛應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)，可以有效滿足這一需求，提升智能電網(wǎng)的反應(yīng)能力和自適應(yīng)能力[1]?？v觀當(dāng)前我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，先進(jìn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用形式不斷創(chuàng)新，其逐漸在FACTS和HCDC等行業(yè)中形成了關(guān)鍵性培育點(diǎn)，在提升電網(wǎng)輸配電能力的同時(shí)，可以有效降低故障問(wèn)題，提升電網(wǎng)供電質(zhì)量，且在實(shí)際工作中也取得了較為可觀的成效。

我國(guó)智能電網(wǎng)架構(gòu)較為脆弱，在輸配電領(lǐng)域中還有很多環(huán)節(jié)需要提升和優(yōu)化，進(jìn)一步增加交流輸電裝置的研發(fā)力度，優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。大電網(wǎng)互聯(lián)是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，尤其是越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜，運(yùn)行控制難度也將逐漸提升。此外，由于我國(guó)自然災(zāi)害事故屢屢出現(xiàn)，給大電網(wǎng)運(yùn)行的安全性帶來(lái)了十分嚴(yán)重的破壞。在這樣的背景下，應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)控能力，有助于降低故障發(fā)生概率，提升電網(wǎng)自愈能力，促使電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，為經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)作出更大貢獻(xiàn)[2]。

1.2 再生能源開(kāi)發(fā)和利用的需求

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，節(jié)能降耗成為主要的建設(shè)方向。在清潔可再生能源開(kāi)發(fā)和利用方面，我國(guó)重視程度不斷提升，在實(shí)際工作中也取得了較為可觀的成效。我國(guó)在東北、華北和西北地區(qū)大力建設(shè)了光伏發(fā)電和風(fēng)能資源發(fā)電站，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電將高達(dá)150 GW左右，光伏發(fā)電規(guī)模達(dá)到20 GW左右?？稍偕茉醋陨黹g歇性和不確定性的特點(diǎn)，在一定程度上影響了智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此還需要進(jìn)一步提升電網(wǎng)安全性[3]。智能電網(wǎng)建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)可再生能源的控制，其關(guān)鍵在于先進(jìn)的電力電子技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電大規(guī)模送出，促使電網(wǎng)具有更強(qiáng)的容納性，提升清潔能源占比，有助于我國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化帶來(lái)的影響，提升我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)水平。

1.3 改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的需求

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)下，各個(gè)行業(yè)用電量急劇增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。尤其是大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電站并網(wǎng)，在一定程度上對(duì)電能質(zhì)量帶來(lái)了不同程度上的影響[4]。與此同時(shí)，供電方和用戶對(duì)于如何提升電能利用效率重視程度逐漸提升，充分發(fā)揮先進(jìn)電力電子裝置作用，有效提升電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)用戶和供電方之間的雙向交互，有效推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展。

1.4 節(jié)能減排技術(shù)研究需求

在可持續(xù)戰(zhàn)略推出后，降低能源和資源消耗，滿足節(jié)能減排目標(biāo)，成為當(dāng)前一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的工作。在國(guó)家對(duì)能源需求度不斷提升的情況下，利用先進(jìn)電力電子技術(shù)，可以有效提升輸電線路輸電能力，為更多混合動(dòng)力裝置提供能源支持。

2 先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 FACTS技術(shù)

FACTS技術(shù)是一種在電力電子設(shè)備基礎(chǔ)上，進(jìn)一步整合現(xiàn)代控制技術(shù)，可以更加靈活快速地控制輸電線路，有助于提升輸電能力和輸電穩(wěn)定性。我國(guó)能源分布呈逆向分布，為了能夠?qū)崿F(xiàn)能源大范圍轉(zhuǎn)移，需要進(jìn)一步提升線路輸電能力，保證輸電質(zhì)量。同時(shí)，還要解決系統(tǒng)振蕩和電壓不穩(wěn)帶來(lái)的影響。當(dāng)前FACTS技術(shù)自身的快速控制調(diào)節(jié)能力和系統(tǒng)兼容性在實(shí)際應(yīng)用中取得了較為可觀的成效。

2.2 SVC技術(shù)

SVC技術(shù)是一種靈活交流輸電裝置，在實(shí)際應(yīng)用中作用十分突出，可以根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，保持電壓穩(wěn)定，同時(shí)還可以提升輸電能力，為后續(xù)的直流換流器提供無(wú)功功率，促使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到有效提升。SVC技術(shù)是當(dāng)前有效解決輸電問(wèn)題的有效技術(shù)手段，從最初引進(jìn)到國(guó)內(nèi)以來(lái)，不斷得到完善和創(chuàng)新。遼寧鞍山紅一變100 Mvar SVC示范工程建設(shè)投運(yùn)以來(lái)，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)完全掌握SVC技術(shù)，大大促進(jìn)了智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展[5]。由于SVC技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐怀鰞?yōu)勢(shì)，可以改善電網(wǎng)輸電質(zhì)量，提升輸電能力，促使電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，可以更好地滿足我國(guó)不同等級(jí)的電網(wǎng)建設(shè)需要。SVC技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)逐漸朝著智能化、自動(dòng)化和信息化方向發(fā)展，SVC技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3 TCSC技術(shù)

TCSC技術(shù)是在常規(guī)串補(bǔ)技術(shù)基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新和完善，逐漸形成的一種靈活交流輸電技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)十分突出。在提升電網(wǎng)線路輸電能力的同時(shí)，還可以優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式，盡可能降低電能損耗，確保系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。靈活交流輸電技術(shù)作為當(dāng)前世界范圍內(nèi)先進(jìn)的輸電技術(shù)之一，在提升電網(wǎng)輸電能力同時(shí)，還可以維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行安全和穩(wěn)定，更適合應(yīng)用在特高壓電網(wǎng)中，對(duì)于我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展具有十分深遠(yuǎn)的影響。

圖1 SVC技術(shù)結(jié)構(gòu)

2.4 其他技術(shù)

伴隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，逐漸出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，特高壓線路容性充電功率高，系統(tǒng)短路等問(wèn)題屢屢發(fā)生，在一定程度上制約著我國(guó)智能電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。2006年我國(guó)自主研發(fā)的50 Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM在上海首次投運(yùn)，取得了較為可觀的成效。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力事業(yè)快速發(fā)展下，越來(lái)越多先進(jìn)電力電子技術(shù)應(yīng)用其中，推動(dòng)智能電網(wǎng)朝著信息化、自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展。更為重要的是，電力電子技術(shù)應(yīng)用可以保持電壓穩(wěn)定，提升輸電能力，為后續(xù)的直流換流器提供無(wú)功功率，促使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到有效提升。此外，建設(shè)智能電網(wǎng)，有助于優(yōu)化資源配置，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)提供服務(wù)和保障。

[1]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，等.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015（4）：1-7.

[2]吳俊勇.“智能電網(wǎng)綜述”技術(shù)講座—第四講：電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力電子，2015（4）：67-70.

[3]王雪麗.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電子制作，2014（22）：40.

[4]宋斌斌，王惠鐸，張挺.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（21）：243.

[5]尹曉峰.芻議先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2016（9）：118.

Discussion on application of advanced power electronic technology in smart grid

Sun Bangwu
（Nanjing Jiyang New Energy Co., Ltd., Nanjing 210000, China）

Under the background of information age, more and more advanced technology has emerged. Power electronic technology is widely used in smart grid construction because of its unique advantages, greatly promoted the level and effectiveness of smart grid construction. In the context of rapid growth in social electricity consumption, the construction of smart grid has gradually developed towards automation, informatization and digitization. The application of power electronic technology can effectively improve the operation ef fi ciency and ensure safe operation of the smart grid. In this paper, the application of advanced power electronic technology in smart grid is analyzed, and the main technical points are analyzed from several angles to promote the construction and development of smart grid.

advanced power electronic technology; smart grid; application; security

孫邦伍（1974— ），男，安徽舒城。