山東華宇工學(xué)院 張文志

資源在當(dāng)前社會(huì)中重要性不斷提升，電力系統(tǒng)作為重要的能源之一，因此開(kāi)始轉(zhuǎn)型，向著可持續(xù)以及智能化的方向發(fā)展。在這樣的情況下，分布式電源成為了未來(lái)的主流電源方式，同時(shí)大規(guī)模介入地方電網(wǎng)、微型電網(wǎng)與主干電網(wǎng)之間的互動(dòng)在不斷提升，從而保證供電的可靠性以及質(zhì)量。并且在電力系統(tǒng)之中，使用可再生資源進(jìn)行發(fā)電，在實(shí)際的發(fā)電之中，主要使用直流電，同時(shí)使用柔性互聯(lián)的方法，進(jìn)行配電工作的雙向流動(dòng)，但是這個(gè)過(guò)程中，需要大量的電力電子裝置實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。在當(dāng)前的社會(huì)之中，由于用電的需求，因此使用高壓電的情況不斷增多，其中大功率電子器件的使用也在不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致當(dāng)前的電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出模塊化，單元化以及智能化的特征，因此在當(dāng)前的電力電子之中，對(duì)于控制策略以及調(diào)制策略等方面，進(jìn)行了提升，這就造成了電力電子裝置在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，會(huì)逐漸發(fā)揮出更大的作用，得到更廣泛的普及。

1 發(fā)電環(huán)節(jié)

當(dāng)前電力電子裝置在電力系統(tǒng)發(fā)電中的應(yīng)用，主要集中在以下幾個(gè)方面：

第一，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。當(dāng)前的大型發(fā)電機(jī)組，因?yàn)槠涮匦缘脑颍话闶褂渺o止勵(lì)磁技術(shù)，與勵(lì)磁機(jī)相比，具備能夠更快地調(diào)節(jié)速度，同時(shí)能夠更加簡(jiǎn)單地進(jìn)行控制等特點(diǎn)，這樣的方式提升了當(dāng)前發(fā)電廠運(yùn)行的效率，并且推動(dòng)了當(dāng)前發(fā)電廠的運(yùn)行性能。在當(dāng)前的水利主要使用的技術(shù)是通過(guò)交流勵(lì)磁的技術(shù)，對(duì)電流頻率進(jìn)行調(diào)整，而且這個(gè)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)作過(guò)程中對(duì)于電流的適應(yīng)和調(diào)節(jié)，從而改善當(dāng)前的發(fā)電品質(zhì)，提升當(dāng)前的發(fā)電效率。

第二，風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電之中，核心的環(huán)節(jié)是變流器，作為核心的組件，在運(yùn)作的過(guò)程中，風(fēng)力在進(jìn)入設(shè)備之后，首先經(jīng)過(guò)整流器，從而更好輸入到逆變器之中，通過(guò)對(duì)于風(fēng)能的轉(zhuǎn)化，將當(dāng)前的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為能夠符合并網(wǎng)要求的電能，然后將這種電能經(jīng)過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行整個(gè)，讓整體的電壓逐步提升，使用這樣的方式，可以有效降低線路上的損耗，對(duì)于當(dāng)前的發(fā)電來(lái)說(shuō)有著非常強(qiáng)的促進(jìn)作用?；谶@種技術(shù)，當(dāng)前的海上風(fēng)力發(fā)電有了大規(guī)模的突破，提升了發(fā)電工作的效率。

第三，光伏電站。光伏電站也就是日常說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電站，其中主要的運(yùn)作原理是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換裝置之后，進(jìn)行電能的運(yùn)輸，通過(guò)這樣的方式，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的大規(guī)模運(yùn)輸。這種方式能夠大規(guī)模對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行利用。目前，大規(guī)模進(jìn)行發(fā)電運(yùn)用的光伏電站，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)電壓以及有源濾波等功能，并且在實(shí)際的使用過(guò)程中，還能夠通過(guò)太陽(yáng)能多峰值的特性，對(duì)非理想性的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行解決。對(duì)當(dāng)前的光伏發(fā)電來(lái)說(shuō)，是非常重大的一種技術(shù)進(jìn)步，因此在當(dāng)前的光伏發(fā)電之中，首要解決的問(wèn)題就是光伏列陣的組合方式，以及逆變器的組合方式等，只有完成這部分的技術(shù)問(wèn)題，并且解決并網(wǎng)拓?fù)涞膯?wèn)題之后，才可以進(jìn)行大規(guī)模的利用，從而推動(dòng)光伏發(fā)電的發(fā)展。

2 電能存儲(chǔ)

儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中是非常常見(jiàn)的一種技術(shù)，在實(shí)際的使用過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用儲(chǔ)能技術(shù)能夠有效解決供電需求，尤其是在用電高峰期的時(shí)候，更是如此。并且儲(chǔ)能技術(shù)在使用的過(guò)程中，可以針對(duì)當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行效率，對(duì)用電質(zhì)量以及用電需求等方面做出篩選，找出符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求的用電手段，當(dāng)前常見(jiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)有抽水蓄能以及壓縮空氣儲(chǔ)能等方式，同時(shí)這些技術(shù)對(duì)于大電量的需求有著非常強(qiáng)的作用，可以達(dá)到兆瓦級(jí)的儲(chǔ)能，因此在當(dāng)前的使用中，有著非常廣泛的應(yīng)用前景。在儲(chǔ)能之中，電力電子裝置，主要可以使用在以下幾個(gè)方面：

第一，可調(diào)速抽水蓄能。抽水蓄能電站的主要構(gòu)成方式有以下幾個(gè)方面，分別是上下水庫(kù)，輸水功能組件以及發(fā)系統(tǒng)等幾個(gè)部分，實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，水流經(jīng)過(guò)上水庫(kù)以及下水庫(kù)之間的落差變化，電站進(jìn)入到工作變化之中，隨后進(jìn)行發(fā)電工作。當(dāng)前發(fā)電之中，主要采用是抽水蓄能機(jī)組，在運(yùn)行的過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的方式，然后通過(guò)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)施全控期間的電壓、電流型號(hào)的變化，從而完成相應(yīng)的工作。在抽水蓄能的過(guò)程之中，依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的頻率以及幅度，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行模式進(jìn)行有效切換，保證當(dāng)前工作能夠更好發(fā)揮機(jī)組的運(yùn)行功能，從而完成對(duì)于機(jī)組的使用。達(dá)到備用容量的作用，通過(guò)這樣的方式，完成可調(diào)速抽水蓄能的工作。

第二，壓縮空氣蓄能。壓縮空氣蓄能是當(dāng)前采用的另外一種主要的蓄能方式。壓縮空氣蓄能主要的工作原理主要是以下幾個(gè)方面，首先在用電負(fù)荷較低的時(shí)間段，利用富余電量驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣進(jìn)行壓縮，壓縮空氣的過(guò)程，就是對(duì)能源儲(chǔ)存的過(guò)程。到了用電高峰期的時(shí)間段，加工儲(chǔ)存空間內(nèi)的高壓空氣進(jìn)行釋放，在這個(gè)過(guò)程中，用空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電工作。近年來(lái)，在進(jìn)行發(fā)電的過(guò)程中，對(duì)于空氣儲(chǔ)能的方式研究在不斷發(fā)展，不斷降低在儲(chǔ)能工作之中，能量的浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的改善，當(dāng)前的空氣儲(chǔ)能方式，已經(jīng)有了非常大的改變，當(dāng)前的技術(shù)之中，主要使用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在調(diào)整負(fù)荷的方面，可以提升空氣壓縮的效率，讓壓縮空氣儲(chǔ)能適用于更多的情況。

第三，電池蓄能。電池蓄能是最早也是最常見(jiàn)的一種方式，核心的功能是電池的功率調(diào)節(jié)，系統(tǒng)當(dāng)前對(duì)電池的發(fā)展技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，具備很多不同種類的電池。在電池系統(tǒng)之中，由于自身功率的問(wèn)題，因此采用多數(shù)是小功率的轉(zhuǎn)換裝置。在大功率部分，對(duì)于電池的使用則是進(jìn)行串聯(lián)以及并聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)，在實(shí)際的使用過(guò)程中，需要對(duì)電池進(jìn)行放電管理，進(jìn)而保證儲(chǔ)能系統(tǒng)的各項(xiàng)并網(wǎng)功能。

3 微型電網(wǎng)

微型電網(wǎng)是當(dāng)前常見(jiàn)的一種分布式電源，在使用的時(shí)候可以兼顧小型發(fā)電的需求，因此本身是一種分布式電源，內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝置以及功率轉(zhuǎn)換器等都具備，隨著當(dāng)前對(duì)于電力的依賴逐漸增強(qiáng)，并且小型電網(wǎng)能夠充分利用資源，因此成為了當(dāng)前熱門的電網(wǎng)類型。在實(shí)際的使用過(guò)程中，小型電網(wǎng)自身具備的優(yōu)勢(shì)可以讓其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)局部地區(qū)的供電，并且在供電的過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于能量方面的優(yōu)化，以及局部地區(qū)功率的平衡。一旦在日常的使用之中，電網(wǎng)出現(xiàn)故障，微型電網(wǎng)能夠接替外部電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)向關(guān)鍵的負(fù)荷供電的需求。在實(shí)際的使用過(guò)程中，分源式電網(wǎng)在使用的時(shí)候，有著非常強(qiáng)的效果，可以從微型電網(wǎng)接入到電網(wǎng)之中，從而完成并網(wǎng)運(yùn)行的工作。能夠與電網(wǎng)互相進(jìn)行支撐，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)工作的充分配置。

在微型電網(wǎng)之中，可以使用多變換器的方式，實(shí)現(xiàn)分布式電源以及儲(chǔ)能裝置的互相聯(lián)動(dòng)，并且在使用的過(guò)程中，采用多個(gè)變換器，進(jìn)行協(xié)調(diào)的的方式進(jìn)行，但是這樣的方式，本身對(duì)于控制器的依賴比較強(qiáng)，控制器本身的成本也比較高，同時(shí)在使用的過(guò)程中，出現(xiàn)故障的幾率也比較高，因此在實(shí)際的使用過(guò)程中，并非最優(yōu)解。針對(duì)這樣的情況，在當(dāng)前的微信電網(wǎng)之中，通常會(huì)使用一種多接口轉(zhuǎn)換器，能夠通過(guò)分布式的電源，儲(chǔ)能裝置，以及負(fù)荷進(jìn)行連接，進(jìn)而提升了當(dāng)前可再生資源的利用效率，優(yōu)化了當(dāng)前的能源管理，增強(qiáng)了電網(wǎng)互聯(lián)之間的經(jīng)濟(jì)性。

同時(shí)，多接口變換器在實(shí)際的使用過(guò)程中，功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，可以容易上手操作，在使用的過(guò)程中，只有生產(chǎn)模式、緊急模式以及恢復(fù)模式。其中生產(chǎn)模式，是作為工作的模式，在使用的過(guò)程中，在該模式下，可以正常進(jìn)行供電。滿足負(fù)載的需求。緊急模式下，變換器主要是為了應(yīng)對(duì)突發(fā)的情況，在這種模式下，可以不間斷進(jìn)行工作，從而完成供電任務(wù)。最后就是恢復(fù)模式，這種模式主要是在儲(chǔ)能的過(guò)程中使用，在儲(chǔ)能的時(shí)候，始終保持充電狀態(tài)在安全范圍之內(nèi)，從而防止出現(xiàn)意外的情況。

4 輸電環(huán)節(jié)

首先是直流輸電。直流輸電一般有常規(guī)以及直流等兩種方式，其中常規(guī)直流輸電是當(dāng)前社會(huì)的主要輸電方式，在進(jìn)行常規(guī)輸電的時(shí)候，主要會(huì)采用晶閘管以及換流器，進(jìn)而有效促進(jìn)當(dāng)前的輸電工作的進(jìn)行。柔性輸電在輸電的時(shí)候，自身具備濾波以及無(wú)功補(bǔ)償裝置，因此在輸電的時(shí)候，可以進(jìn)行無(wú)源負(fù)荷供電，因此供電的選擇范圍更大，在一些孤島以及偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行供電的時(shí)候，可以采用這樣的供電方式，在柔性直流輸電的過(guò)程中，主要應(yīng)該注重器件的開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前的供電進(jìn)行有效控制。

其次就是分頻輸電。分頻輸電系統(tǒng)利用不同的頻率進(jìn)行輸電，其中較低頻率可以減少電路電氣距離，提升系統(tǒng)的傳輸能效，進(jìn)而有效抑制電路的電壓波動(dòng)。這種輸電的方式，本身適合在一些轉(zhuǎn)速較低的發(fā)電站之中進(jìn)行使用，因此多用于水電以及風(fēng)力發(fā)電等可再生的轉(zhuǎn)速較低的發(fā)電機(jī)之中。

最后就是固態(tài)變壓器。固態(tài)變壓器是當(dāng)前經(jīng)常使用的一種方式，在使用的過(guò)程中，主要是進(jìn)行電子變換的時(shí)候，能夠?qū)﹄姶篷詈霞夹g(shù)進(jìn)行實(shí)施，讓二者之間能夠更好進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而對(duì)電流的幅值、相位、頻率、相數(shù)以及形狀等特征進(jìn)行變換，在實(shí)際的使用之中，可以幫助電力系統(tǒng)增強(qiáng)自身的穩(wěn)定值，從而使用更加靈活的輸電方式，為電力的智能化控制提供一個(gè)可能的方向。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，在當(dāng)前的電力電子裝置使用之中，可以對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電、儲(chǔ)能、微型電網(wǎng)以及輸電等各方面繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，在這些方面也取得了非常不錯(cuò)的效果，提升了電力系統(tǒng)的安全性、可靠性。并且由于電力電子裝置本身的低成本，高壽命，更是可以有效控制成本，進(jìn)而推動(dòng)電力系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。