趙允鐸劉春德（.石家莊機械化步兵學院，河北石家莊 050000；.東北大學，遼寧沈陽0000）

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基于深度學習的電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的適應性分析與設計

趙允鐸1劉春德2
（1.石家莊機械化步兵學院，河北石家莊 050000；2.東北大學，遼寧沈陽110000）

【摘要】隨著現(xiàn)代社會對電力電子裝置的不斷應用，該項技術的持續(xù)發(fā)展，電力電子裝置在電網(wǎng)中的適應性應用也被逐漸重視，其中的適應性過程中的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的要求也在逐步提高，整個過程中，要能夠促進智能電網(wǎng)向可持續(xù)發(fā)展和智能化方向不斷靠近。從提高可靠性、安全性、經(jīng)濟性和標準化的視角，進一步完善了電力電子裝置在智能電網(wǎng)中的應用匹配問題，并且在考慮電網(wǎng)的性能、效率、收益成本因素后，提出了適應性分析的規(guī)劃和設計，以數(shù)據(jù)分析，函數(shù)分析建模的形式，對電網(wǎng)規(guī)劃課題的研究與探索進行指導。

【關鍵詞】智能電網(wǎng) 電網(wǎng)性能 電力電子標準模塊

1 智能電網(wǎng)中電力電子裝置的主要應用

1.1 發(fā)電機組勵磁

大型發(fā)電機組的應用過程中，避免了勵磁機應用過程中的種種弊端，具有調(diào)節(jié)速度提升顯著、操控性能便捷，對于發(fā)電廠運行的效率有顯著提高作用。交流勵磁技術在水力發(fā)電機組的應用過程中，通過電流頻率不斷的應用調(diào)整，動態(tài)監(jiān)測，進而實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)對于水流動態(tài)監(jiān)管，水流壓力變化的及時調(diào)節(jié)，品質(zhì)提升的同時，提升了效率。

1.2 風力發(fā)電

變流器在風力發(fā)電過程中，起著舉足輕重的作用。他的工作原理是他通過整流器和逆變器，可以將不穩(wěn)定的風能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?、頻率和相位符合并網(wǎng)要求的電能。隨著兩電平、三電平逐步變換為H橋級聯(lián)型、有源中點鉗位、模塊化多電平換流器等多電平方向，風力發(fā)電在電壓增效和電流效果提高方面有顯著的提升，并且在這個過程中，進一步降低了線路損耗和傳導過程中的運行成本，促進了風電系統(tǒng)榮領和電壓拓展技術的進一步實施，風力發(fā)電和海上風力發(fā)電大規(guī)模的效果提高。

1.3 光伏電站

大型光伏電站由光伏陣列組件、匯流器、逆變器組、濾波器和升壓變壓器構成，是一種大規(guī)模、集中規(guī)模的利用太陽能的現(xiàn)金方式。通過并聯(lián)逆變器施加控制方案進而實現(xiàn)了無功補償、有源律動和電壓動態(tài)變頻補償?shù)裙δ堋?/p>

2 電能存儲儲能技術在智能電網(wǎng)中應用

2.1 可以緩解高峰負荷供電需求

提高現(xiàn)有電力設備的電能利用率和電網(wǎng)的運行的成本節(jié)約；對電網(wǎng)故障的發(fā)生頻率可以有效抑制，提高電能應用質(zhì)量和用電效率。滿足社會經(jīng)濟對于電能的越來越高的需求和要求。

2.2 可調(diào)速抽水蓄能

上水庫、下水庫和輸水及發(fā)電系統(tǒng)組成了抽水儲能電站。在實際應用過程中，由于水差的不斷變化，抽水儲能點在只有在工作變速可調(diào)情況下，才能取得最佳發(fā)電效果?，F(xiàn)階段的可調(diào)速抽水儲能機組主要采用了繞組勵磁方式，具體的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以將晶閘管內(nèi)的變頻器或者基于電子電力空間的電壓電流變換器轉(zhuǎn)變成電流形式。

2.3 壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能的工作原理為：當智能電網(wǎng)的用電處于低谷時，空氣壓縮機利用多余電量，把能量以高壓空氣的形式存儲起來；當用電負荷處于高峰時，釋放儲存空間內(nèi)的空氣，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。

2.4 電池儲能

電池儲能系統(tǒng)主要包括電池系統(tǒng)和功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鋰離子電池、鈉硫電池和全釩液流電池可以實現(xiàn)電視模塊均衡電流，大幅度提高增益效果和變換電流，并作為電池模塊輸出接口實現(xiàn)串并聯(lián)成組，提高了電壓等級、簡化了控制需求、優(yōu)化了系統(tǒng)拓展補充。

3 微型電網(wǎng)

微型電網(wǎng)是由分布式電源、功率變換器、相關負荷和監(jiān)控保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)功能組成了微型電網(wǎng)。通過功率變換器的調(diào)節(jié)，微型電網(wǎng)可與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，實現(xiàn)局部的功率平衡與能量優(yōu)化；在外部電網(wǎng)故障時，通過變換器的解列，使微型電網(wǎng)運行在獨立模式，可以繼續(xù)向關鍵負荷供電，提高用電的安全性和可靠性。

3.1 輸電環(huán)節(jié)

（1）直流輸電。直流輸電包括常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電。常規(guī)直流輸電采用基于晶閘管的換流器；柔性直流輸電采用基于全控器件的換流器。在柔性直流輸電中，換流器拓撲由兩電平、三電平逐步發(fā)展到模塊化多電平，使得器件的開關頻率和開關應力低、輸出電壓的諧波和畸變率小。（2）分頻輸電。分頻輸電系統(tǒng)利用較低的頻率傳輸電能，可減少交流輸電線路電氣距離，提高系統(tǒng)傳輸能力，抑制線路電壓波動。在水電、風電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，由于發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低，十分適合利用低頻進行發(fā)電和輸電。

3.2 固態(tài)變壓器

固態(tài)變壓器是一種將電力電子變換技術和基于電磁耦合電能變換技術相結(jié)合，可對電壓或電流的幅值、相位、頻率、相數(shù)和形狀等特征進行變換的新型變壓器。

4 適應性體系

4.1 適應性技術體系

適應性技術體系是在原有電網(wǎng)規(guī)劃體系的基礎上，從電網(wǎng)性能、電網(wǎng)效率、社會效益和成本四大目標因素出發(fā)，并由多個具體的智能電網(wǎng)規(guī)劃課題來進行不斷完善。保證電網(wǎng)性能是電網(wǎng)規(guī)劃的根本任務，智能電網(wǎng)首先必須是一個堅強的電網(wǎng)。而根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展的區(qū)域和時間等不同角度又可以進一步分解成若干三級因素。

4.2 適應性組織體系

適應性組織體系由一個多目標、多階段，有完善的反饋機制的規(guī)劃流程來進行嚴格保證。在整個規(guī)劃過程中不斷將規(guī)劃結(jié)果反饋至上一階段的目標中進行校驗。

4.3 適應性評價體系

由于面向智能電網(wǎng)的多適應性規(guī)劃體系是一個多目標、多階段的體系，因此借鑒管理學理論研究方法，運用綜合指數(shù)全面體現(xiàn)多目標管理的理念并指導實踐。

5 結(jié)語

電力電子裝置改善了智能電網(wǎng)的性能，促進了智能電網(wǎng)的漸變轉(zhuǎn)型。在可靠性評估、故障運行管理、硬件在回路仿真和電力電子標準模塊方面，分別對裝置設計、運行、研發(fā)和制造方面的關鍵技術進行研討。針對智能電網(wǎng)的需求，有針對性地對電力電子裝置應用中的若干技術難題進行剖析和解決。本文系統(tǒng)地總結(jié)了面向智能電網(wǎng)的多適應性規(guī)劃體系的四大目標因素，提出了電子電力裝置在智能電網(wǎng)中的適應性條件和因素。總結(jié)了面向智能電網(wǎng)的多適應性規(guī)劃體系的四大目標因素，建立多階段、多目標、有完善反饋機制的規(guī)劃流程。但是面向智能電網(wǎng)的多適應性規(guī)劃體系的研究才剛剛起步。

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