电力电子技术在新能源发电领域中的应用

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年48卷6期   作者:张磊
[导读] 新能源时代作为当前我国社会经济发展中能源创新使用的主要应用背景之一,
        摘要:新能源时代作为当前我国社会经济发展中能源创新使用的主要应用背景之一,对于实现能源节约和实现能源的循环、可持续发展等方面起着非常重要的作用。而在针对当前风力发电系统建设中,能够认识到电力电子技术囊括部分较大,同时也是整个电力系统的重要系统,对于提升电力系统向着高水平方向运行发展起着非常重要的作用。在风力发电系统中,如何促使全新的电力电子技术和该系统实现创新结合,是一项比较困难的工作,需要工程操作人员协调处理。在实际处理中,结合实际所应用的各种技术综合分析,创新改进,提升协调处理水平。关键词:电力电子技术;新能源;能耗转化
        引言:为了促进新能源的充分利用,解决能源需求量大问题,借助电力电子技术,对非电力能源有效转化,促进不同资源的电力转化能力,在本文中笔者就电力电子技术在新能源领域中的应用进行探究,希望可以给相关的人员提供一定的参考。1电力电子技术
        电力电子技术,又称为功率电子技术,该技术主要应用的场所为电力领域,相关的工作人员即可以借助相关的电力电子器件,对相关的电子技术实现有效的控制和变换工作。在应用功能电力电子技术的过程中,设计的内容包括如电力电子设备、电力电子器件以及系统控制等。借助电力电子技术,能够转换不同的能源为质量较高的电能,并改善传统的电子信息技术,促进相关产业持续性的发展。电力电子技术在我国经济发展过程中发挥着十分重要的作用,且有着自身突出的优势,如能够对材料有效节省、对能源有效节约、效率较高等,在现代工业、科学发展以及国防工作中发挥着越来越重要的作用。
        智能控制、斩波、整流、逆变以及开关等功能是电力电子技术的基本功能。该技术的主要原理是借助电网工频电能,对电能的用途、性质有效转变,从而促进其适应不同的用电装置。电力电力器件在电力电子装置发展的基础上,也在不断优化。具体的电力电子器件包括如晶闸管、功率二极管、功率场效应管以及绝缘栅双极晶体管等。以晶闸管为例,在对晶闸管应用的过程中,借助晶闸管较高的耐压性、较大的电流、较低的通态功耗等方面不同的优势,可以促进晶闸管在行业内更为广范围的应用。高压大电流技术结合精细加工技术,促进了新型全控型功率器件的发展,推动了传统电力电子技术的转化。
        在实际发展电力电子技术的过程中,相关的工作人员还要注意结合不同方面的存在的问题进行有效的分析,并采取针对性的策略对问题有效解决,促进不同新能源转化为电能的效率以及质量。
        2新能源发电形式
        随着全球经济的快速发展,煤、石油、天然气等传统能源的储备日益减少,并且由于化石燃料燃烧产生的温室气体、酸性气体对于地球生态的破坏日益严重,新能源发电引起了电力人的关注。
        2.1新能源发电的优势
        相比较于传统化石能源的集中发电模式,新能源发电电网形式适合于分布式发电。新能源发电的优势很多。首先,采用新能源发电有助于缓解传统化石能源的大量消耗以及化石能源燃烧对于大气环境的污染,符合可持续发展的战略目标。其次,由于新能源发电量较少,适用于孤岛运行,解决孤岛的供电问题。并且,当孤岛电网发生故障时,对整个大电网的影响也小。从工程和运行维护角度讲,新能源发电厂址的选址较为容易,受地域限制小。风力发电可建设在海上或陆地上;太阳能发电只要是阳光充足之地均可建设光伏发电站;生物质电厂建设在农田附近,便于对秸秆的回收、加工和利用;北京新建的垃圾焚烧电站可选择在垃圾回收站点就近建设。由于新能源发电体量小,运行维护所需的人工成本和耗材都非常的小。
        2.2新能源发电的劣势
        虽然新能源发电与传统化石能源发电相比具有很多优势,但其能源形势决定了新能源发电具备一些先天性的不足。新能源发电的第一个缺点就是间歇性。新能源的间歇性并非是由于光伏发电器件或风力发电系统的不稳定,而是源于天气(如日照、风力)的不稳定。由于各种新能源最终都是被转换为电力的形式被人们利用,而电力供应最大的要求就是稳定及可靠性。目前,采取发电侧并网的地面电站,完全依赖主干电网进行调节,当光伏发电的容量逐步增大时,瞬间的大容量波动会给电网造成较大的冲击。新能源的第二个缺点,是光伏和风力发电的能量密度较低。这是由于日照强度和风能密度本身就不高的缘故。

通常,每平方米的光伏组件的峰值功率上限目前大约在150瓦以下,大部分时间在100瓦左右。这会导致光伏发电的占地面积较大。
        3电力电子技术在风力发电中具体应用途径分析
        3.1风力发电机改造使用
        在风力发电系统中,发电机作为重要的组成部分,加强电力电子技术在风力发电系统中的创新使用是非常必要的。具体而言,也就是通过使用变速恒频风力发电机系统,在风力发电小系统内部形成一个双馈感应电机。在这种运行机制形成下,能够促使发电机实现节能,同时提升运输质量。此外,变速恒频风力发电系统同时融合了多个多级同步发电机,能够促使发电系统实现优化使用。
        3.2风力储能系统改造使用
        实际而言,由于风力发电系统的特殊性,实际风力发电系统运行中需要保证发电的稳定性,能够在单位时间内提升风能的运转效率。为了有效达到这一要求需要为风力发电系统提供稳定的动能。那么,在创新研究之后发现不间断电源方式使用能够在结合不间断电源结构下,实现组合调整,并针对脉宽调制技术、绝缘栅双极型晶体管等结合使用。这一系统即便是风力发电系统在偏远的地区,也能够为风力发电系统运行产生不间断的动能储备。
        3.3风力发电输电系统改造使用
        由于风力发电系统一般都是设置在比较偏远的地区,那么如何从偏远的地区将电流输出则成为了一个问题。而在这一系统中,风力发电输电系统高效使用则成为了必然。新能源时代下,风力发电输电系统的改造使用具有非常必要的现实价值。当前,风力发现行业针对高压直流输电技术进行了创新和研发使用。在长期的应用中,发现此种技术不但实际投入成本低,而且传输效率高,性价比整体上都是非常高的。高压直流输电技术融合了当前各种类型的电力电子技术,能够促使IGBT晶体管和GTO可关断晶闸管等部件作用全面发挥出来。而在创新使用PWM之后,能够发现整个直流输电效率更加提高。整体上而言,运用此种输电技术促使整个管控更加稳定,实际具有非常必要的现实意义。
        3.4风力发电电磁波补充使用
        风力发电系统中,电磁波补充技术对于整个风力发电系统实现高效稳定运行有着非常重要的作用。而在实际应用中,首先,为静止无功补偿器。该种技术作为当前国际上应用的较为前沿的技术,能够在借助各种高频开关下实现有效的管控,从而实现无功补偿。其次,有源电力滤波器APF使用。这一器件在实际应用中如果组件出现断裂的情况,那么坐标可以实现有效的转换,提升无功控制水平,针对系统运行中的电流和电压实现有效的补偿,保证电力系统的稳定性运行。
        结束语:全球传统化石能源的紧缺使得新能源发电走上了时代的风口。然而新能源发电的间歇性、能量密度低等问题需要得到改善。电力电子技术在新能源发电技术中的应用,有效改善了这些问题,既能使得新能源发电持续稳定的输出,又可以调节系统无功、治理谐波改善电能质量,为新能源发电提供了良好的发展前景。
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