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电力系统电力电子领域未来10年发展趋势预测

北极星输配电网  来源:NE电气  作者:NE小编  2016/7/25 14:53:45  我要投稿  
所属频道: 保护与控制  关键词:电力系统 电力电子 变流器

北极星输配电网讯:科技前沿

电力电子化大背景之下,要以新视角、新理论、新方法来解决新形势下带来的新问题,找到新办法,发现新机遇,以实现供电系统安全、稳定、高效、长期地运行。

电力系统中的变流器越来越多,二者之间的交互作用(Interaction)越来越复杂,对传统电网运行特性的改造也越来越明显。如何分析,如何设计,如何控制,如何集成,才能确保电力电子化的供电系统仍然能够维持安全、稳定、高效地长期运行?这是摆在电力电子、电力系统等学科研究人员面前的世纪难题。

目前亟需针对电力电子化这一大背景,首先从理论研究上取得重大突破,从而用新视角、新理论、新方法来解决新形势下带来的新问题,找到新办法,发现新机遇。本文根据IEEE电力电子学会主席、荷兰代尔夫特理工大学BrahamFerreira教授的会议记录进行了整理,与读者们分享大师的观点。2015年9月,在意大利Verbania召开了第8届TheFutureofElectronicPowerProcessingandConversion国际会议(FEPPCONVIII2015)。本次会议共有50余名全球顶级的电力电子学家参与,对电力电子领域未来10余年的发展趋势做了科学的预测。

FEPPCON是一个小型的国际会议,参与者皆为电力电子领域的大师级人物,会议的目标是探讨电力电子技术的发展机会以及技术瓶颈,展望电力电子学科的发展方向,并对未来的研究和应用等工作提出具体的意见和方向。FEPPCON2015重点关注了电力电子化系统(Power-electronics-enabledPowerSystems)的发展趋势,并重点推荐了下述3篇论文,分别是意大利帕多瓦大学PauloMattavelli教授的“InteractionsofPowerElectronicsConvertersinDistributionGrids:SomeIssuesand-Challenges”,美国波音公司KamiarKarimi的“WhatAretheBottlenecksandOpportunitiesofPowerElectronics-BasedPowerSystems”,以及德国慕尼黑联邦国防军大学RainerMarquardt的“FutureRequirementsforReliableNetworksofConverters”。

电力电子化导致了复杂多样的“器—网”交互作用

对传统的供电系统来说,电力电子变流器(Power-electronicsConverter)是个全新的设备,且其占有率越来越高。传统电网主要由电感性元件和同步发电机构成,且同步发电机输出的电压几乎是完美的正弦波。当并网变流器的数量较少时,传统电网可维持自身的运行特性,通常表现出理想电压源特性,此时变流器主要与电网发生交互作用,且变流器对电网特性的影响很弱。如今,随着并网逆变器渗透率的飞速提升,变流器与电网之间的“器—网”交互作用以及变流器与变流器之间的交互作用越来越强烈,越来越频繁,越来越复杂。把电网视为理想电压源的假设已经不再成立了,电力电子变流器已经不再是电网中的小角色了。

电网中的变流器越来越多,“器—网”交互作用越来越复杂,对传统电力系统运行特性的改造也越来越明显。如何分析,如何设计,如何控制,如何通讯,如何集成,才能确保变流器大规模接入之后的电力系统仍然能够维持安全、稳定、高效地长期运行?这是摆在电力电子、电力系统等学科研究人员面前的世纪难题。FEPPCON2015对该问题进行了重点讨论。

典型的电力电子化系统

公共电网是迄今为止,人类建造的最大、最复杂的人工网络,人类活动的大部分能源皆来自于此。虽然电力电子化是公共电网发展的趋势,但目前还算不上真正的电力电子化系统(Power-electronics-enabledPowerSystems)。因此,本文选取几个典型的电力电子化系统来分析供电系统电力电子化带来的挑战和机遇。

1、微型电网Microgrids

自微网之父RobertLasseter教授提出这一概念之后,在全球范围内兴起了一股强劲的交流微型电网研发之风,各种实验平台、示范工程、商业案例层出不穷,是近十年内电力电子领域最活跃的方向之一。交流微型电网就是典型的电力电子化电力系统,其典型的系统结构如下图所示。

众所周知,低压配电网市场已经非常成熟了,竞争十分激烈。配电网领域的重大创新和新的市场机会也许将要诞生在微型电网领域。对于网络运营商、产品供应方、能源管理商、第三方服务公司来说,微型电网带来了非常多的商业机会。

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