電力電子技術(shù)在電力系統中的應用

電力電子技術(shù)在電力系統中的應用

電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的新技術(shù)，是電力與電子技術(shù)(強電和弱電技術(shù))的融合，已在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著(zhù)巨大作用，對未來(lái)輸電系統性能將產(chǎn)生巨大影響。目前電力電子技術(shù)的應用已涉及電力系統的各個(gè)方面，包括發(fā)電環(huán)節、輸配電系統、儲能系統等等。

　　一、發(fā)電環(huán)節
　　電力系統的發(fā)電環(huán)節涉及發(fā)電機組的多種設備，電力電子技術(shù)的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。
　?。ǘ┐笮桶l(fā)電機的靜止勵磁控制。靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式，具有結構簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被世界各大電力系統廣泛采用。由于省去了勵磁機這個(gè)中間慣性環(huán)節，因而具有其特有的快速性調節，給先進(jìn)的控制規律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。

　?。ǘ┧?、風(fēng)力發(fā)電機的變速恒頻勵磁。水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當水頭的變化幅度較大時(shí)（尤其是抽水蓄能機組），機組的最佳轉速亦隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車(chē)捕捉最大風(fēng)能的轉速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機組變速運行，通過(guò)調整轉子勵磁電流的頻率，使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術(shù)核心是變頻電源。

　?。ㄈ┌l(fā)電廠(chǎng)風(fēng)機水泵的變頻調速。發(fā)電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電率平均為8%，風(fēng)機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實(shí)施風(fēng)機水泵的變頻調速，可以達到節能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國內外有眾多的生產(chǎn)廠(chǎng)家，并有完整的系列產(chǎn)品，但具備

　?。ㄋ模┨?yáng)能發(fā)電控制系統。開(kāi)發(fā)利用無(wú)窮盡的潔凈新能源———太陽(yáng)能，是調整未來(lái)能源結構的一項重要戰略措施。大功率太陽(yáng)能發(fā)電，無(wú)論是獨立系統還是并網(wǎng)系統，通常需要將太陽(yáng)能電池陣列發(fā)出的直流電轉換為交流電，所以具有最大功率跟蹤功能的逆變器成為系統的核心。日本實(shí)施的陽(yáng)光計劃以3～4kW的戶(hù)用并網(wǎng)發(fā)電系統為主，我國實(shí)施的送電到鄉工程則以10～15kW的獨立系統居多，而大型系統有在美國加州的西門(mén)子太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)（7.2MW）等。

　　二、輸電環(huán)節

　?。ㄒ唬┤嵝越涣鬏旊娂夹g(shù)(FACTS)

　　交流輸電或電網(wǎng)的運行性能。已應用的FACTS控制器有靜止無(wú)功補償器(SVC)、靜止調相機(STATCON)、靜止快速勵磁器(PSS)、串聯(lián)補償器(SSSC)等。近年來(lái)，柔性交流輸電技術(shù)已經(jīng)在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中得到應用。國內也對FACTS進(jìn)行了深入的研究和開(kāi)發(fā)，

　?。ǘ└邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)(HVDC)

　　流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力。此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，由于采用了可關(guān)斷的電力電子器件，可避免換相失敗，對受端系統的容量沒(méi)有要求，故可用于向孤立小系統(海上石油平臺、海島) 供電，今后還可用于城市配電系統，并用于接入。

　　1．天生橋—廣州直流輸電工程（2001年）±500kV，1800MW，980km
　　2．三峽—常州直流輸電工程（2003年）±500kV，3000MW，890km
　　3．三峽—廣州直流輸電工程（2004年）±500kV，3000MW，962km

　　近年來(lái)，直流輸電技術(shù)又有新的發(fā)展，輕型直流輸電采用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變，解決了用直流輸電向無(wú)交流電源的負荷點(diǎn)送電的問(wèn)題。同時(shí)大幅度簡(jiǎn)化設備，降低造價(jià)。世界上第一個(gè)采用IGBT構成電壓源換流器的輕型直流輸電工業(yè)性試驗工程于1997年投入運行。

（三）靜止無(wú)功補償器(SVC)