分布式發(fā)電中的電力電子技術
直流輸電與交流輸電相比有許多優(yōu)勢,所以,在以上幾種發(fā)電類型中,電能的傳送都是采用直流輸電的形式,但是,大電網(wǎng)以及人們生活、生產需要的是穩(wěn)定頻率的交流電,而由電力電子設備組成的整流、逆變電路及其它電力電子接口設備在分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量變換和傳遞中起到了極其關鍵的作用。
2 電力電子在提高電能質量中的應用
分布式發(fā)電系統(tǒng)是一個新型的發(fā)電模式,尚有不完善的地方,其中電能質量問題越發(fā)顯得嚴重。任何由于諧波、瞬態(tài)、電壓凹陷和擾動引起的偏離都會導致電能質量問題。盡管電能質量對居民生活來說沒有太大的影響,但是對工業(yè)生產和公司工作卻有巨大的影響。片刻電能的丟失和陷落都會導致工業(yè)生產質量的下降,甚至出現(xiàn)廢品;導致信息產業(yè)的信息丟失,這樣就會造成難以估計的損失。未來是一個數(shù)字化的社會,對電能質量的要求將會越來越高。
美國電能研究協(xié)會(EPRI)為了尋找改善分布式系統(tǒng)性能的先進技術,現(xiàn)已做了大量深入的研究。這種CUSTOM POWER的技術將現(xiàn)代電力電子控制器、分布自動化以及完整的通信結合在一起,為用戶終端提供高質量的電能。盡管非常有用,但是,CUSTOM POWER設備應用在分布式系統(tǒng)中的范圍很有限。近年來,一些用于快速控制的設備陸續(xù)被研制出來,固態(tài)斷路器(SSB)、靜態(tài)無功補償器(STATCOM)和動態(tài)電壓恢復(DVR)都屬于現(xiàn)代電力電子控制器。STATCOM、LTC(變壓器分接頭轉換器)與機械轉換電容三者相互協(xié)調可以減少系統(tǒng)電壓波動。以STATCOM為代表的這些用于分布式系統(tǒng)控制的電力電子設備已經(jīng)得到充分的論證,這些設備不僅可以實現(xiàn)連續(xù)控制而且還可以對系統(tǒng)變化作出實時反應。
分布式系統(tǒng)中用電力電子設備來控制電能質量現(xiàn)在應用得很保守,主要是因為成本太高,只有在非常重要的負荷(如醫(yī)院)才采用這種方法。最為普遍的電力電子設備是UPS,它在計算機系統(tǒng)中得到非常廣泛的應用。由于計算機技術將會更加深入到生活和生產中,所以,對經(jīng)濟性的電力電子設備的需求將急劇增加,其中一些經(jīng)濟性電力電子設備將用于處理瞬時擾動、電壓陷落或其它電能質量問題。
3 其它方面的應用
電力電子技術在分布式電力系統(tǒng)中的應用除了上面所介紹的兩個方面外,在能量的存儲、負荷平衡以及系統(tǒng)故障保護中也有較廣泛的應用。
基于系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的考慮,分布式系統(tǒng)要存儲一定數(shù)量的電能,用以應付突發(fā)事件?,F(xiàn)代儲能技術已經(jīng)得到一定程度的發(fā)展,較有前途的儲能技術有蓄電池儲能(BESS)、超級電容器儲能和飛輪儲能。
蓄電池儲能和超級電容器儲能采取的方法是,先將交流電能變換為直流電能儲存在蓄電池或?容器中;當需要儲備電能時,再將直流電能變換為與系統(tǒng)兼容的交流電能。在這個可逆變換中,電力電子設備起到了關鍵的作用。
飛輪儲能技術是將電能轉換為機械能存儲,飛輪儲能系統(tǒng)基本結構包括飛輪轉子、電力變換器等5個部分,正是由于高強度纖維,低損耗軸承、電力電子技術三方面的發(fā)展,使飛輪儲能的實際應用成為現(xiàn)實。
由于電力系統(tǒng)負荷變化具有極大的不確定性,需要控制系統(tǒng)及時進行調控,否則可能產生連鎖反應使系統(tǒng)發(fā)生故障,嚴重時導致系統(tǒng)崩潰。電力電子設備具有反應迅速,控制可靠的特點,應用在功率平衡和故障保護中,將大大減少事故發(fā)生的概率,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4 結語
由于當前發(fā)電模式的種種弊端、不可再生能源的枯竭、世界各國對環(huán)境保護的重視,分布式發(fā)電將成為未來世界最主要的發(fā)電模式。通過本文的分析,可以看出電力電子技術在分布式發(fā)電中有極其廣泛的應用,而且現(xiàn)在許多科研組織都認定電力電子技術為分布式發(fā)電中三大關鍵技術之一,因此,電力電子技術的發(fā)展和應用將對分布式發(fā)電模式的迅速普及有極大的推動作用。
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