电力电子技术在智能电网中的应用
学号：b13043709
姓名：赵书芳。
日期：2024年5月16日。
目录。一、智能电网对先进电力电子技术的需求 1
1.1 优化电网及保障大电网安全 1
1.2 智能电网的优点 2
二、电力电子技术在智能电网中的特殊运用 2
2.1 大型的能源基地电力传输 2
2.2 风能/光电能/存储混合的一代 3
2.3 常规的电力技术 3
三、关键技术在工程上的运用 4
3.1并联补偿中的工程应用 4
3.2 串联补偿中的工程应用 4
四、先进电力电子技术的研究方向和发展预期 4
五、结论 5
摘要。智能电网不仅对电网的安全、稳定和经济运行水平提出很高的要求，而且需要电网具有超越现有水平的灵活性和可控性。以灵活输电技术、用户电力技术和电力储能技术为代表的电力电子技术是实现坚强智能电网的重要技术支撑。
在文章中，提出了一种基于电力电子技术的应用方案。在未来智能电网的建设过程中，该方案可以优化输电网络的运行条件，扩展电网的运行控制技术，保障电网安全、稳定、经济运行。目前，该方案中的关键技术已经应用在一些工程项目中，表明该方案是可行且有效的。
关键词：电力电子技术；智能电网；灵活输电技术；用户电力技术；电力储能技术。
随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临着新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。国家电网公司已提出立足自主创新，加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一智能电网的发展目标。
建设智能电网，充分发挥电网在资源优化配置、服务国民经济发展中的作用，对我国经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重要的战略意义。
智能电网是一个互动系统，对于系统变化、用户需求和环境变更的要求，电网要有最佳的反应和适应能力，而电力电子技术是使电网迅速反应并采取相应措施的有力手段。当前，我国电网中的先进电力电子技术通过多种形式的自主创新，已在hvdc、facts等相关产业中形成培育点，在提高电网输配电能力、改善电网电能质量、降低故障损失及缩短故障后恢复时间方面取得了一些成果。未来智能电网的建设发展，势必对先进电力电子技术的进一步发展提出新的需求。
我国电网网架结构相对比较薄弱，在输电、配电等领域还存在很多需要调节和提升的地方，必须加大灵活交流输电装置的研发力度，强化电网网架结构。从世界电网发展历程来看，大电网互联是未来电网发展的必然趋势。我国交直流互联的大电网结构日趋复杂，运行控制难度也逐渐加大，此外，我国极端自然灾害频发，极端外部灾害事件会对大电网安全可靠运行造成灾难性损害。
在此情况下，先进电力电子装置作为重要的系统调控手段，可以用来调节输配电网的潮流分配，增强网架结构，抑制电网故障的传播，并提升电网在各种故障下的“自愈”能力，从而提高我国大电网安全稳定运行水平，更好地支撑经济社会发展。
强大的智能电网不仅在安全性、稳定性和经济性方面有要求，而且要求灵活性、可控性，这些都要比现在的水平还要高。电力电子技术，例如，灵活的传输技术，传统的电能技术和能量存储技术，对实现智能电网是很重要的技术支持。电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，节能效果可达10%-40%，可以减少机电设备的体积并能够实现最佳工作效率。
从价值链条分析，智能电网是由发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节组成的有机整体。作为智能电网建设的初衷，就是在保障电网安全稳定运行的前提下尽可能使清洁能源更多地上网，而智能调度则是解决这一问题的起点；随着清洁能源的调度上网，清洁能源不稳定的特性威胁着电网的安全，柔**流输电技术则在这一环节充当了保护电网安全运行的有效手段。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，电力电子产业出现了以svc为代表的柔**流输电技术、以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术、以高压变频为代表的电气传动技术，以智能开关为代表的同步开断技术，以及以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。
从大型的能源基地进行的电力传输有容量大和距离远的特点。晶闸管是常规的电力电子器件，例如，晶闸管控制串联电容器补偿技术（tcsc），晶闸管转换串联电容器补偿技术（tssc），能有效的提高电力流通的能力；无功率静电变压器(svc)和可控制分流电阻(csr) 能持续、快速、动态的补偿电力系统的无功功率，减少无功电流和线路损耗。新一代的电力电子器件是基于充分控制元件，例如，静止同步补偿器(statcom)、静止同步串联补偿器(sssc)、统一潮流控制器(upfc)、智能潮流控制器(gpfc)、电力中转流量控制器(ipfc)等等，较之前的有很大的提高。
它们将会很有希望地在智能电网中得到广泛的应用。
根据智能电网在我国的发展新蓝图，风能和光电能一代的系统应该满足大型的存取在自适应的需求。由于风能和电能的不稳定性，电力与电力负载之间的协调是很重要的。可再生资源一代的系统是（那些由风能和太阳能再生产的能量）连接电力系统的大功率变换器。
虽然，变换器可以实现能量的转化，能源质量改进，无功功率解耦控制，并且可以与电网完美连接，但是，它们不能保持断断续续的电力波动平稳或者提高系统的稳定性。能量的存储可以扮演减少峰值功率和补偿谷值功率的角色，如此增长对风能和光电能的利用。在高功率电压源和大容量存储设备建立连接，不仅使断断续续的电力保持平稳，而且满足能量存储的要求。
同时提高系统稳定性和加强电力资源的质量，而且实现了可再生资源与电力系统的灵活连接。
将来，智能电网可使用户自由参与电力市场的电能和电力**标准的制订，并且他们将更多的注意力放在电能质量的问题上。因此，灵活控制智能电网电压和电流电波变得更加重要。现在，为用户提供的普通的电力设备，包括分配静止无功发生器(dstatcom), 动态电压恢复器(dvr), 有源电力滤波器(apf), 固态转换开关(ssts), 统一电能质量调节器(upqc)等等。
这些设备曾经用于控制电力质量问题，例如，谐波，无功功率，扰乱负载造成的闪烁和不平衡，系统错误造成电压骤降和膨胀，刚开始的大型发电机或者是电气铁路。为了最大化控制设备的效益，满足智能电网对可靠的经济运营模式的要求和用户对电能质量的定制化的需求，各种各样的定制电力设备的整合协调控制技术，以及对应正规的平台，电能质量专家级系统在未来的研究中得到解释说明。
由于超大产量的无功补偿工程来自联众不锈钢公司，c-epri science & technology 完成了无功补偿设备的关键技术的研究，这一设备是中国装机容量最大的无功补偿设备，而且成功的将无功补偿技术用于运营之中。图2,展现了联众不锈钢公司将无功补偿设备运用在实际中。这些设备有效的解决了由设备中的脉动负载（像熔炉的特高压电动）引起的电力质量的问题（问题包括无功功率影响，电压波动和闪烁，将大量的逆序列和谐波注入电网中）。
因此设备确保工程安全运营，联众不锈钢公司每年有2千万的经济利益。
伊冯500kv ，tcsc项目是国家***批准的国家级科学研究项目。该项目是由c-epri science & technology 建立，将伊冯500kv ，tcsc项目的限定功率由1460000kw提高至2500000kw，用于该项目的tcsc设备，都是由中国独立设计，发展，组装和调试的。这个设备的成功运营表明中国已经精通了适应高寒地区的全套大容量可控串补的技术，并实现了hv tcsc的工业化应用。
以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济是未来社会发展的方向，其核心之一就是能量转换技术的创新及应用。风能、太阳能等可再生能源的利用已成为当今国际上能量转换技术的研究热点，国外对该技术的研究开展较早，能源转换领域的新型技术的研究进展较快。间歇式能源的控制运行技术的研究开展深入，成果显著。
我国目前对轨道交通能馈系统，抽水蓄能启动变频技术和风力发电机组变流器控制技术已有研究，其中风力发电机组变流器控制技术的核心已被掌握。我国现阶段主要集中在开发大规模风电场的并网技术。
长期来看大范围光伏发电的可靠并网运行也将成为电网发展的方向。与国外相比，我国对能量转换技术的研究才刚刚起步，相关技术还有待进一步研究。
能量转换技术在智能电网中应用的技术发展趋势是风能、太阳能等可再生能源的利用以及大规模间歇性电源与微网等并网运行。应用的关键技术包括大规模间歇式电源的能量转换技术、聚群功率调节器关键技术研究、规模化大电流充电技术、中压大功率风机变流器技术、抽水蓄能启动变频技术、轨道交通的能馈系统、电动汽车与电网能量双向转换技术等。因此，为了与智能电网的发展相适应，需建立合理的电源结构和布局，这就依赖于先进的能源转换技术，以提高风能、太阳能等新能源发电的运行特性和控制技术，构建坚强的实体电网，提高电网的资源优化配置能力，基本实现新能源发电标准化接入及与电网运行的互动化。
先进电力电子技术可以强化、优化电网，保障大电网安全稳定，促进可再生能源的有效利用，改善电网电能质量，保障电力系统电力电子装置的可靠性和深化节能减排技术的研究，是建设我国智能电网的重要基础和手段。促进先进电力电子技术的进步，是保障我国电网长远发展的重要战略任务。
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