分布式發(fā)電中的電力電子技術分析

分布式發(fā)電中的電力電子技術分析0引言集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)存在的一些弊端，使得電力系統(tǒng)顯得既“笨拙”又“脆弱”。目前，大電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)的結(jié)合，被世界許多能源和電力專家公認是節(jié)省投資，降低能耗、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性的主要方式，是21世紀電力工業(yè)的發(fā)展方向。此外，現(xiàn)在世界各國都在提倡“綠色環(huán)?！?，而我國電力系統(tǒng)的發(fā)電對環(huán)境造成了很大的破壞，采用分布式發(fā)電，充分利用各地豐富的“清潔能源”，這對于我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略具有重大意義。近年來國外，特別是以美國和日本為代表，對新型分布式發(fā)電技術的研究已取得了突破性的進展，而且有望在電能生產(chǎn)中占有越來越大的比重。我國對分布式發(fā)電的研究較晚，現(xiàn)在還沒有形成很成熟的技術，但是，分布式發(fā)電是未來電力市場的發(fā)展趨勢，因此，要加緊開展對分布式發(fā)電的研究和探索，其中的一個重要方面就是要將電力電子技術應用到分布式發(fā)電中。1電力電子技術在電能傳遞中的應用分布式發(fā)電除了采用傳統(tǒng)能源，例如水力、煤炭、石油和原子能外，還廣泛采用了新型替代能源。目前公認的幾種常用而且成本較低的系統(tǒng)是風能發(fā)電系統(tǒng)、光電池、微型氣輪機、燃料電池。在這些新型分布式發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子設備在能量的變換中起到了極其重要的作用。1.1微型汽輪機發(fā)電系統(tǒng)由于汽輪機運行的速度很高，可以達到80kr/min，而且交流發(fā)電機具有很高的頻率，不能直接連接到交流電網(wǎng)上，這中間需要一個直流環(huán)節(jié)。圖1簡明扼要地描述了電力電子設備在微型汽輪發(fā)電機系統(tǒng)能量變換中的應用。交流發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)過整流后被送到直流電容上，然后經(jīng)過有源DC/AC逆變后將電能送入電網(wǎng)。1.2風能發(fā)電系統(tǒng)風輪機既可以恒定速度運行也可以變速度運行，所以，它既可以與同步電機相連也可以與異步電機相連。由于操作簡單和經(jīng)濟性，與異步機相連的方式被廣泛使用。圖2描繪的是一個異步發(fā)電機系統(tǒng)，首先經(jīng)過整流，然后經(jīng)過有源逆變與交流電網(wǎng)相連。1.3光電系統(tǒng)光電系統(tǒng)進行能量變換的通用方法是，通過有源DC/AC逆變器，將存儲在光電池中的直流能量變換為與電網(wǎng)同步的交流電壓。圖3清楚簡要地描繪了這一流程。這里的三相逆變器采用IGBT類型的功率管。1.4燃料電池系統(tǒng)燃料電池產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)過有源DC/AC逆變器變?yōu)榻涣麟妷?，其變換過程和光電系統(tǒng)相似，圖4描繪了這一變換流程。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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量問題。盡管電能質(zhì)量對居民生活來說沒有太大的影響，但是對工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)質(zhì)量的下降，甚至出現(xiàn)廢品；導致信息產(chǎn)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(zhì)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CUSTOMPOWER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(jié)合在一起，為用戶終端提供高質(zhì)量的電能。盡管非常有用，但是，CUSTOMPOWER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(zhuǎn)換器）與機械轉(zhuǎn)換電容三者相互協(xié)調(diào)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)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?；谙到y(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(zhuǎn)換為機械能存儲，飛輪儲能系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括飛輪轉(zhuǎn)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(diào)控，否則可能產(chǎn)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(jié)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。成都嵌入式培訓哪里好？選擇達內(nèi)嵌入式培訓開啟企業(yè)定制就業(yè)直通車，達內(nèi)科技滿足你高薪就業(yè)夢想！找成都IT培訓100%推薦就業(yè)的軟件測試培訓機構(gòu)，請咨詢達內(nèi)在成