电力系统中电力电子装置的应用分析

周凯

摘   要：本文首先从硬件结构一体化、控制方式自动化、电能调节灵活化三个角度入手，对当前电力系统中电力电子装置的应用现状特点进行了介绍;其后，围绕发电领域、输电领域、电能控制、电能储存四个方面，重点研究了电力系统中电子装置的具体应用方向。

关键词：电力系统  光伏发电  蓄电池

中图分类号：TM76                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0011-02

电力资源作为应用领域广泛、获取方式多样的资源类型，为社会居民的生活工作提供了极大便利。基于此，供电服务行业、电力设备制造行业也呈现出了持续性蓬勃发展的积极态势。在漫长的行业发展过程中，电力电子装置经历了数代的优化与更替，在很大程度上保障了电力系统运行的稳定性与安全性，具有重要的应用价值。

1  电力系统中电力电子装置的应用现状特点

现阶段，电力电子装置在电力系统故障处理、供电线路负荷调节、电能量级转化等多个领域，都取得了良好的应用效果，使得电力系统在实施供电行为时更加灵活、高质。具体来讲，电力系统中电力电子装置的应用主要表现为以下几个特点：

第一，硬件结构的一体化。在过去很长一段时间里，电力电子装置散热、驱动、保护等结构部分的安装方式都以分体安装为主，进而导致电力电子装置的硬件整体过大。这样以来，电力电子装置在投入电力系统使用的过程中，对空间环境的承载能力要求较高，同时也很可能对原有供电线路造成外部压力影响，进而降低供电线路的电能资源运输质量。为了改善这一问题，现阶段电力行业领域中应用的电力电子装置，越来越向着一体化、集成化的“紧凑型”结构发展。在这样的变化之下，电力电子装置内部的驱动、控制、保护等器件集成在同一设备主体当中，各功能电路、连接导线也逐渐趋于精巧化。此外，电力电子装置硬件结构的一体化发展，也大大缩短了相关人员的制造设计周期，进而实现了相关资源的有效节约[1]。

第二，控制方式的自动化。在长期的发展过程中，电力电子装置逐渐摆脱了传统中参数设置、功能调节等方面的人为控制方式，依靠信息系统软件、程序的技术支持，实现了数据存储、故障诊断、指令响应等控制行为的自动化运行。同时，随着当前大数据技术、物联网技术等高新技术在电力行业领域的普及应用，电力电子装置还将向着智能化的未来方向逐步进行优化升级。

第三，电能调节的灵活化。众所周知，50～60Hz是最佳的发电频率，但并非最佳的用电频率。此时，现代电力电子装置在实际的应用过程中，能根据系统终端的指令信息或预设的自动程序，实现供电频率的调节，从而辅助电力系统实施出更加精准、高质地供电服务行为。

2  电力系统中电力电子装置的应用方向

2.1 电力电子装置在电力系统发电领域中的应用

首先，在风力发电领域当中，逆变器器、整流器等电力电子装置的应用，有助于风能采集工作的高质实现，进而使风能资源的电能转化率更高。基于输出幅值可调节、工作频率可控制的功能特点，矩阵变换器这一电子装置在风力发电领域中也具有很好的应用价值和发展前景。在实际的应用当中，矩阵变换器能实现大多数环境下风能资源的恒频控制，进而将风力发电的风能捕获效果提升至最大化。此外，若风力发电基站所处的自然环境中，风能量级不够稳定，还需进一步采取风光互补的电能转换手段。此时，便会应用到蓄电池装置。在蓄电池装置工作期间，其上方电池板结构会吸取大量的太阳能，并转化为电能储存在蓄电池当中。这样以来，在自然风力较小的时段，发电基站便可调动蓄电池中储存的电能资源，弥补风力发电的能源缺口。

其次，在光伏发电的领域当中，除了上述内容中提到的太阳能蓄电池以外，并聯逆变器等电力电子装置也能发挥出良好的应用效果。在实际应用过程中，并联逆变器可为光伏发电的分布式发电结构提供功能支持，在保证光伏发电各区域负荷稳定的同时，对电能资源相对不足的电网领域进行电能输送支持。

最后，在水力发电的领域当中，各类电机组励磁装置可实现电流、电压的灵活调节，进而实现水电站环境内水流量级与水压强度的稳定控制，在很大程度上保证了水力发电系统的供电服务质量。

2.2 电力电子装置在电力系统输电领域中的应用

通常情况下，电力系统输电领域中的电力电子装置以晶闸管换流器为主。这一电子装置能实现供电线路的柔性输电效果，进而保证了有功功率、无功功率的控制管理。从当前来看，此类电力电子装置在城市供电领域中应用较为广泛。同时，基于换流器等电子装置的无源负荷供电支持能力，其在供电网络边缘区域也具有一定应用价值，有助于提高此类区域内电能供应的稳定性和高效性，进而改善电力系统中的供电孤岛问题。

除此之外，在水力发电、风力发电等以可再生能源为主的电力系统当中，由于水能、风能等自然资源在供应量级、流量强度上存在较大不确定性，所以应尽量缩短输电线路的搭建距离，并尽力降低输电电压的波动幅度。此时，将固态变压器这一电力电子装置应用到可再生能源发电领域的输电工作当中，能实现稳定化、高质化的电流电压调整，从而缓解输电线路的运行压力，抵御自然资源的波动风险。

2.3 电力电子装置在电力系统电能控制中的应用

现阶段，我国电力系统相关行业、企业正致力于实现供电服务的绿色化、清洁化发展，“如何达成电能供应与电能使用的动态平衡”也成为了备受关注的热门话题。基于此，将同步补偿器、电能质量调节器、电压动态恢复器、电力滤波器等各类优质的电力电子装置应用在电力系统运行过程中，可实现供电线路中电流、电压的协调控制，进而在满足用电用户实际需求的前提下，尽量降低电能资源的消耗量级，提升电能资源的应用效率，最终促成电能资源的动态节约[2]。

2.4 电力电子装置在电力系统电能储存中的应用

在电力系统的实际运行过程中，会因大部分用电用户的生活规律，产生一定的用电高峰期和用电低谷期。在用电高峰期，电力系统的标准供电服务往往无法满足用户实际的用电需求，所以供电企业会在这一时段提升供电量级，进而导致线路承载的电流电压负荷较大，最终缩短供电线路、供电设备的使用寿命;在用电低谷期，电力系统的标准供电服务会大于用户实际的用电需求，进而产生较多的电能资源浪费，降低供电企业的经济效益。

此时，通过蓄电池、励磁装置等电力电子装置，能有效实现电能资源的分流、存储与释放，从而做到在用电高峰期进行电能补充，在用电低谷期进行电能储存。这样来，一方面能有效降低电能资源的损耗浪费，提升供电企业的经济效益;另一方面，也可减轻特殊时段内供电线路及电力设备的负荷量级，从而实现电力系统硬件配置的安全保护。

3  结语

总而言之，电力电子装置在电力系统的运行过程中，具有不可替代的应用价值。在当前的供电服务工作里，蓄电池、逆变器等电力电子装置在电能储存、电压转换、线路保护等不同领域中发挥着重要的功能作用，为供电企业电能服务质量与效率的优化提升做出了基础性工具支持。

参考文献

[1] 朱春雷.电厂电力系统中电力电子装置的主要应用研究[J].自动化与仪器仪表，2017（7）：222-223，226.

[2] 赵鑫川，孟学斌，赵鹏飞.电力电子装置在电力系统中的实际应用分析[J].电子制作，2017（7）：90-91.