1電力電子器件和電力系統的發展
隨著對大容量、遠距離電力資源傳輸需求的不斷增加,電力系統必將步入智能化、自動化發展的道路。目前,我國電力系統智能化水平正在逐步提高,電能可以在全國範圍內使用,電力系統規模處於世界前列。電力電子裝置作為電力系統的重要基礎,雖然起步較晚,但發展迅速。電力電子器件的不斷發展和完善也極大地促進了電網的快速發展。突出的改進是電能的傳輸介質由傳統的電纜傳輸改為光纖傳輸;關鍵技術壁壘從硬件設計轉變為軟件設計;裝置從傳統的半控裝置逐漸發展到全控裝置,現在已經發展到復合裝置;控制方式由傳統的模擬控制轉變為數字控制等等。但我國電力系統與發達國家仍有壹定差距,主要表現在智能化水平低、科技含量低、創新技術應用少等方面。因此,我國電力行業的相關科技人才應該對電力電子器件進行深入的科學研究,並應用於電力系統的建設中,以促進我國電力工業和社會經濟的進壹步發展。
2.電力電子器件在我國電力系統中的應用。
2.1發電階段
傳統的電力系統通常使用不可再生能源發電,資源有限,會造成壹定的環境汙染。新型電力系統要因地制宜,利用當地的風能、勢能等可再生能源,努力進壹步提高能源利用效率,提高環保能源利用率。本文將從風力發電、水力發電和太陽能發電三個方面介紹電子電力裝置在發電中的應用。
2.1.1風力發電
由於風力的快速變化,需要電力電子裝置對風能進行整流和逆變,將其轉換成電壓和頻率穩定的電能資源供人們使用。最常見的設備是風力轉換器。變流器中的拓撲結構用於分層改變電能的容量和電壓,提高了風力發電的效率。
2.1.2水力發電
水力發電裝置通過調節水庫高低位置的變化和水力勢能的變化來發電。水力發電采用交流勵磁技術,大大加快了發電速度,其核心電力電子器件是交流發電機組勵磁。交流勵磁的控制系統原理簡單,通過改變交流頻率可以直接調節水壓和流量,可以實現快速準確的水力發電,有效提高水電站的發電量。效率
2.1.3太陽能發電
太陽能發電所需的電力電子器件包括將太陽能轉化為電能的光伏陣列元件、處理不穩定電能的濾波器、變壓器、逆變器等器件。目前太陽能發電系統的應用還存在壹些不足,如光伏陣列的多峰問題,需要進壹步研究。
2.2儲能階段
由於可再生能源具有季節性和實時性,在日常生活和生產中電能的使用也有高峰和低谷,所以要求儲存電能,從而提高現有電力系統的穩定性和可靠性。本文將對目前國內廣泛使用的電池儲能裝置、液壓儲能裝置和風能儲能裝置進行總結。
2.2.1電池儲能裝置
與其他儲能方式相比,我國對電池儲能裝置的研究較早,可以將任何發電裝置產生的電力資源轉化為電池中的電能。其原理是利用小功率DC變換器使電池中的電流穩定;利用拓撲結構集成電池,實現電壓和電流的變化;采用電壓型四象限變流器實現功率調節。壹種能量存儲系統,使用電力電子設備來優化能量存儲並最小化損耗。
液壓儲能裝置
水力發電的儲能裝置壹般采用抽水蓄能,常用的方法是通過轉換抽水蓄能機組中勵磁電流的頻率和幅值來實現電能的轉換,從而實現電力供應中調峰填谷和備用應急能量的不同功能。
2.2.3風能存儲裝置
風能儲能裝置利用壓縮空氣儲存能量,利用空氣壓縮機借助空氣的壓力儲存剩余的動力資源。當電能不足時,它將空氣的勢能轉化為電能來發電。
2.3傳輸階段
電力系統要想在電能傳輸領域實現長距離、大容量、低損耗的電能傳輸,就需要借助電力電子器件來降低電能損耗,如變流器、變流器等。在電力輸送過程中,長距離、大容量的電力輸送壹旦遭遇突發災害,可能會造成嚴重的經濟損失。電力電子裝置能夠及時發現電力傳輸過程中的異常情況,並根據具體情況做出決策,避免重大經濟損失和資源浪費。
2.4智能電網
智能電網是壹個高度自動化、智能化的電力資源傳輸網絡,利用自動控制技術可以對任何網絡節點進行監控,實現節點間電力資源的雙向流動。在智能電網中,功率變換器用於調節用戶的功率。電力電子裝置的集成可以通過通信系統實現電網中控制器的協調工作,實現電網的自動控制,增強智能電網的穩定性和可靠性。
2.5提高電能利用率
由於自然界中的可再生資源,如水、風或太陽能等長期得不到供應,而對電能的需求卻在逐年增加,所以電力系統必須減少電能的損耗,提高電能的使用效率。其中,鏈式靜止同步補償器可以通過無功補償降低電壓擾動,維持電力系統的穩定;諧波治理裝置可以減少電網中的諧波,抑制不必要的能量損耗;動態電壓恢復器可以通過補償電壓凹陷來減少電壓對電力設備的損害,從而保證電力系統的穩定可靠運行。
3電力電子器件發展的建議
目前,我國在電力電子器件的應用方面取得了很大的突破,但與世界頂級電力系統相比,電力電子器件的應用還有壹定的差距。鑒於電力資源的大量需求和電力系統改進的需要,電力電子裝置應加強以下幾個方面的研究。首先,增強電力系統的智能化,通過電力電子器件的壹體化設計,實現電力系統的自動控制。其次,在發電階段加強了風力發電變流器的可靠性和太陽能發電逆變器的穩定性。第三,研究其他可再生能源發電的可行性和適用性。最後,在電力系統發生故障時加入應急措施,通過不斷改進控制算法,增強電力系統優化配置資源的能力,從而提高電能的使用效率。
4摘要
電力電子裝置是電力系統的重要基礎,對保證電力系統及時、準確、可靠運行起著重要作用。也就是說,電力電子器件的技術水平直接影響著電力系統的自動化水平,直接決定著我國的經濟發展。因此,我國必須重視電力電子器件的研發,促進電力單位或企業與高校或其他科研單位的合作,致力於將先進的電力電子器件應用於電力系統,以進壹步滿足社會發展對電力資源日益增長的需求。
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