基于深度学习的电力电子装置在智能电网中的适应性分析与设计

赵允铎刘春德（.石家庄机械化步兵学院，河北石家庄 050000；.东北大学，辽宁沈阳0000）



基于深度学习的电力电子装置在智能电网中的适应性分析与设计

赵允铎1刘春德2
（1.石家庄机械化步兵学院，河北石家庄 050000；2.东北大学，辽宁沈阳110000）

【摘要】随着现代社会对电力电子装置的不断应用，该项技术的持续发展，电力电子装置在电网中的适应性应用也被逐渐重视，其中的适应性过程中的安全性、可靠性、稳定性的要求也在逐步提高，整个过程中，要能够促进智能电网向可持续发展和智能化方向不断靠近。从提高可靠性、安全性、经济性和标准化的视角，进一步完善了电力电子装置在智能电网中的应用匹配问题，并且在考虑电网的性能、效率、收益成本因素后，提出了适应性分析的规划和设计，以数据分析，函数分析建模的形式，对电网规划课题的研究与探索进行指导。

【关键词】智能电网 电网性能 电力电子标准模块

1 智能电网中电力电子装置的主要应用

1.1 发电机组励磁

大型发电机组的应用过程中，避免了励磁机应用过程中的种种弊端，具有调节速度提升显著、操控性能便捷，对于发电厂运行的效率有显著提高作用。交流励磁技术在水力发电机组的应用过程中，通过电流频率不断的应用调整，动态监测，进而实现发电系统对于水流动态监管，水流压力变化的及时调节，品质提升的同时，提升了效率。

1.2 风力发电

变流器在风力发电过程中，起着举足轻重的作用。他的工作原理是他通过整流器和逆变器，可以将不稳定的风能转变为电压、频率和相位符合并网要求的电能。随着两电平、三电平逐步变换为H桥级联型、有源中点钳位、模块化多电平换流器等多电平方向，风力发电在电压增效和电流效果提高方面有显著的提升，并且在这个过程中，进一步降低了线路损耗和传导过程中的运行成本，促进了风电系统荣领和电压拓展技术的进一步实施，风力发电和海上风力发电大规模的效果提高。

1.3 光伏电站

大型光伏电站由光伏阵列组件、汇流器、逆变器组、滤波器和升压变压器构成，是一种大规模、集中规模的利用太阳能的现金方式。通过并联逆变器施加控制方案进而实现了无功补偿、有源律动和电压动态变频补偿等功能。

2 电能存储储能技术在智能电网中应用

2.1 可以缓解高峰负荷供电需求

提高现有电力设备的电能利用率和电网的运行的成本节约；对电网故障的发生频率可以有效抑制，提高电能应用质量和用电效率。满足社会经济对于电能的越来越高的需求和要求。

2.2 可调速抽水蓄能

上水库、下水库和输水及发电系统组成了抽水储能电站。在实际应用过程中，由于水差的不断变化，抽水储能点在只有在工作变速可调情况下，才能取得最佳发电效果。现阶段的可调速抽水储能机组主要采用了绕组励磁方式，具体的励磁调节系统可以将晶闸管内的变频器或者基于电子电力空间的电压电流变换器转变成电流形式。

2.3 压缩空气储能

压缩空气储能的工作原理为：当智能电网的用电处于低谷时，空气压缩机利用多余电量，把能量以高压空气的形式存储起来；当用电负荷处于高峰时，释放储存空间内的空气，驱动发电机发电。

2.4 电池储能

电池储能系统主要包括电池系统和功率调节系统。锂离子电池、钠硫电池和全钒液流电池可以实现电视模块均衡电流，大幅度提高增益效果和变换电流，并作为电池模块输出接口实现串并联成组，提高了电压等级、简化了控制需求、优化了系统拓展补充。

3 微型电网

微型电网是由分布式电源、功率变换器、相关负荷和监控保护装置汇集而成的小型发配电系统功能组成了微型电网。通过功率变换器的调节，微型电网可与外部电网并网运行，实现局部的功率平衡与能量优化；在外部电网故障时，通过变换器的解列，使微型电网运行在独立模式，可以继续向关键负荷供电，提高用电的安全性和可靠性。

3.1 输电环节

（1）直流输电。直流输电包括常规直流输电和柔性直流输电。常规直流输电采用基于晶闸管的换流器；柔性直流输电采用基于全控器件的换流器。在柔性直流输电中，换流器拓扑由两电平、三电平逐步发展到模块化多电平，使得器件的开关频率和开关应力低、输出电压的谐波和畸变率小。（2）分频输电。分频输电系统利用较低的频率传输电能，可减少交流输电线路电气距离，提高系统传输能力，抑制线路电压波动。在水电、风电等可再生能源发电系统中，由于发电机转速较低，十分适合利用低频进行发电和输电。

3.2 固态变压器

固态变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁耦合电能变换技术相结合，可对电压或电流的幅值、相位、频率、相数和形状等特征进行变换的新型变压器。

4 适应性体系

4.1 适应性技术体系

适应性技术体系是在原有电网规划体系的基础上，从电网性能、电网效率、社会效益和成本四大目标因素出发，并由多个具体的智能电网规划课题来进行不断完善。保证电网性能是电网规划的根本任务，智能电网首先必须是一个坚强的电网。而根据电网发展的区域和时间等不同角度又可以进一步分解成若干三级因素。

4.2 适应性组织体系

适应性组织体系由一个多目标、多阶段，有完善的反馈机制的规划流程来进行严格保证。在整个规划过程中不断将规划结果反馈至上一阶段的目标中进行校验。

4.3 适应性评价体系

由于面向智能电网的多适应性规划体系是一个多目标、多阶段的体系，因此借鉴管理学理论研究方法，运用综合指数全面体现多目标管理的理念并指导实践。

5 结语

电力电子装置改善了智能电网的性能，促进了智能电网的渐变转型。在可靠性评估、故障运行管理、硬件在回路仿真和电力电子标准模块方面，分别对装置设计、运行、研发和制造方面的关键技术进行研讨。针对智能电网的需求，有针对性地对电力电子装置应用中的若干技术难题进行剖析和解决。本文系统地总结了面向智能电网的多适应性规划体系的四大目标因素，提出了电子电力装置在智能电网中的适应性条件和因素。总结了面向智能电网的多适应性规划体系的四大目标因素，建立多阶段、多目标、有完善反馈机制的规划流程。但是面向智能电网的多适应性规划体系的研究才刚刚起步。

参考文献：

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