1.電力電子技術電力系統開發方面的應用

自上世紀八十年代以來，柔性交流輸送電力能源的概念被提出之后，電力電子技術在我國電力系統中的應用研究被廣泛提升到了一定高度，各種極具電力電子技術特色的電力設備相繼被研發出來。目前，已經有不少關于這方面設備基本原理及應用現狀的研究資料，極大地推廣了電力系統開發方面的應用范圍。以下就談及此方面的一些內容：

1.1 在電力系統發電環節中的應用

電力系統發電環節一般涉及各種發電機組設備，而電力電子技術的應用主要以改善這些電力設備的運行狀況為目的。根據實踐表明，大型發電機、水力或風力發電機在應用方面極其出色。①大型發電機的靜止勵磁控制可采用晶閘管整流自并勵的方式達到這一目的，其明顯的優勢在于結構簡單、可靠性高及造價低等，因此已被世界各國廣泛應用且效果良好。究其原理可以看出由于大型發電機在發電過程中省掉了勵磁機這個中間慣性環節，促使發電機運行具有了自身特有的快速性調節功能，這樣一來大型發電機能夠充分發揮其發電功能，并且在控制規律上也產生了良好的效果。②水力和風力發電機可通過電力電子技術控制器變速恒頻勵磁，水利發電機的有效功率主要由水頭壓力和流量大小決定，水頭壓力變化越大，水利發電機組的最佳轉速也隨之變化。而風力發電的有效功率則于風速的三次方成正比例關系，風力發電機組在捕捉到最大風能時的轉速隨風速大小變化，為了能夠使得風力發電機組的有效功率成最優化的正比例關系，采用以變頻電源為核心技術的電力電子控制系統對機組轉子的勵磁電流頻率進行適宜調整，使其與轉子轉速疊加后能夠保持定子頻率即可輸出恒定頻率。

1.2 在電力系統輸電環節中的應用

通常，被稱為“硅片引起的第二次革命”就是指將電力電子器件應用于高壓輸電系統中的改革過程，其主要的應用效果是大幅度地改善電力系統網的穩定運行狀況。

(一)HVDC和HVDC Light兩項技術的應用

HVDC(Light)技術，即(輕型)直流輸電技術。直流輸電技術具有電容量大、穩定性好和控制調節靈活等明顯特點，尤其是對于我國遠距離輸電、海堤電纜輸電及不同頻率系統的聯網功能具有劃時代的意義。值得一提的是，此項技術是由1970年世界上第一項晶閘管換流器研發應用開啟的，也標志著世界電力電子技術正式被應用于直流輸電工程。自此以后世界各國都將采用晶閘管換流閥作為新建直流輸電工程的主要辦法。

(二)FACTS技術(柔性交流輸電技術)則是于上世紀八十年代被提出最終概念的，它是將電力電子技術與現代控制技術對交流輸電工程系統的阻抗、電壓及相位加強調節輸電技術，最終實現對交流輸電功率的靈活控制，并大幅地提高電力系統的穩定運行水平。FACTS技術具有設備結構簡單、控制方便和成本較低等優點，因此應用范圍極廣。

1.3 在電力系統配電環節中的應用

電力系統配電環境亟待解決的問題是怎樣加強供、用電的安全可靠性和質量標準，電力能源的質量標準控制即是滿足對電能電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，同時減少各種瞬態波動和干擾。電力電子即是和現代控制技術的結合應用便是在電力系統配電環節中極力推廣DFACTS 技術。DFACTS 技術是基于如FACTS 技術等各項基礎技術發展起來的電力能源質量控制的新技術。狹義層面上講，DFACTS 技術是FACTS 技術的精簡版，其技術原理、電力設備和應用功能均相同，但是開發投入和生產成本相對較低的特點更切合于目前我國潛在需求巨大的市場。伴隨著我國電力市場中電力電子器件的成本價格越來越來的狀況，可以預見此項技術將很快進入到成熟期并繼續高速發生。

1.4 在電力系統節能環節的應用

變負荷電動機的調速運行

電動機在其自身挖掘節能潛力過程中，可通過電力電子技術對負荷電動機調節速度達到節電效果。在目前，電動機交流調速在冶金、礦山等工業部門中還是得到了廣泛的應用與發展。其通用的節能應用措施是在風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量和水流量，取得效果良好。此項技術的應用具有的有點在于調速范圍廣、精度高、效率高和能實現連續無級調速等，但是明顯的缺點是成本高，產生高次諧波會污染電網系統。

1.5減少無功損耗，提高功率因數

在電力系統電氣設備中，變壓器和交流異步電動機等均屬感性負載，設備在運行過程中會大量消耗有功功率和無功功率。因為無功電源與有功電源都是保證電能質量不可或缺的組成部分。因此，在電力系統中應盡量保持無功平衡，避免電力系統電壓降低、設備損壞、功率因數下降等問題，嚴重者則容易引起電壓崩潰和系統解裂導致大面積用戶停電的事故。鑒于此，在電力系統或電氣設備無功容量不足時，需增裝無功補償設備以提高電氣設備的功率因素。

2.電力電子技術電力系統開發方面的發展趨勢

近些年來，伴隨著我國計算機技術、控制技術和通信技術的迅猛發展，現代的電力系統已經發展成為一種以計算機技術、控制技術、通信技術、電力裝備和電力電子技術為主要組成部分的綜合體，即“CCCP”。電力系統信息量逐日增大提高了對自動化處理信息能力的要求，電力電子電力系統的開發需要考慮的因素越來越多，內涵不斷深入、外延不斷拓展、可直接可觀可測的范圍也越來越廣，也為我國在這一方面的的開發與發展迎來了絕好的契機。

當今，我國在電力電子技術在電力系統應用開發方面的發展正逐步趨向于在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展;在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題;在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論;在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用;在研究人員的構成上需要多“兵種”的聯合作戰等。

電力系統應用電力電子技術實現智能控制是基于過去四十多年來實踐經驗總結與研究，主要分為三個階段來實現：第一階段是基于傳遞函數的單輸入和單輸出;第二階段是線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制;第三階段則是智能控制。智能電力控制一般能夠遇到的技術困難包括：

(1)具有強非線性的、變參數和全動態;

(2)具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求;

(3)不僅需要本地不同控制器之間的協調作用，也需要異地不同控制器之間間協調控制。

電力系統實現智能化控制是從穩態或準穩態控制向動態控制發展的必然趨勢，實現智能動態控制即是我國電力系統實現完整控制時代來臨的標志。

3.結束語

綜上所述，在伴隨我國計算機技術、控制技術及通信技術的發展過程中，電力系統亦需要進行更新換代。電力電子技術在電力系統中的應用將是逐步實現技術水平提高和推動社會經濟發展邁出的重要一步。