1、電力電子技術在電力系統(tǒng)發(fā)展中的作用電力電子與新能源應用隨著經濟的快速增長和社會的全面進步，我國的能源供應和環(huán)境污染問題越 來越突出，開發(fā)和利用新能源的需求更加迫切。電力電子技術作為新能源發(fā)電的 關鍵技術，直接關系到新能源發(fā)電技術的發(fā)展及前景， 緊密聯系著社會的進步與 需求。因此，電力電子技術對新能源發(fā)電技術起著一定的決定性作用。（一）風力發(fā)電風能是潔凈的，可再生的，儲量很大的能源，風力發(fā)電現已成為風能利用的 主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度最快。風力發(fā)電通常有三種 運行方式：一是獨立運行方式，通常是一臺小型風力發(fā)電機向一戶或幾戶提供電 力，它用蓄電池蓄能，以保證無風時的用電；二是

2、風力發(fā)電與其他發(fā)電方式（如 柴油機發(fā)電）相結合的聯合供電方式，向交通不便的邊遠山村、沿海島嶼，或地 廣人稀的草原牧場提供電力；三是并網型風力發(fā)電運行方式，安裝在有電網且風 力資源豐富地區(qū)，常常是一處風場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)電機，這是風力發(fā)電的主要發(fā)展方向。風力發(fā)電機組在不同風速條件下工作時，其發(fā)電機輸出的電壓的幅值和頻率 是變化的，因此需要配置電力電子功率變換器，通過功率變換器的換流控制，使輸出電壓達到恒壓恒頻的要求。功率變換器與風力發(fā)電機的系統(tǒng)集成有兩種方 案：直接輸出型風力發(fā)電系統(tǒng)和雙饋型風力發(fā)電機系統(tǒng)。圖1給出了兩種風力發(fā)電系統(tǒng)的結構。電網3變頻器3蓄電池濾波器變壓器33（a）直接

3、輸出型風力發(fā)電系統(tǒng)flF3電網風力發(fā)電機組齒輪箱變頻器3（b）雙饋型風力發(fā)電機系統(tǒng)圖1風力發(fā)電系統(tǒng)的兩種結構（二）太陽能發(fā)電太陽能供電系統(tǒng)結構如圖2所示，通過太陽電池陣列的光電轉換，將太陽能 轉變成電能，再由功率變換器將太陽電池輸出的直流電轉換成用戶所需的電源形 式。根據用戶要求，功率變換器可以選擇直流斬波器進行DC/DC變換，或采用逆變器進行變換DC/AC變換。此外，功率變換裝置還應包括蓄電池系統(tǒng)， 以平衡用 電需求。當陽光充足時，由太陽電池供電，同時向蓄電池充電；當夜晚或陽光稀 少時，由蓄電池供電。變流器的電路結構如圖 2所示。圖2太陽能供電系統(tǒng)結構（三）燃料電池燃料電池是一種將儲存在燃料

4、和氧化劑中的化學能，直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時，它可以連續(xù)發(fā)電。 依 據電解質的不同，燃料電池分為堿性燃料電池（AFC、磷酸型燃料電池（PAFC、 熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC、固體氧化物燃料電池（SOFC及質子交換膜燃料電池（PEMF）等。燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉換效率高，且具有潔凈、 無污染、低噪聲，模塊結構、高功率比、可積木化及連續(xù)工作等特性。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的結構如圖3所示，系統(tǒng)通過由直流斬波器與逆變器組成 的功率變換裝置，使燃料電池的輸出電壓與用戶需求相匹配。電網燃料電池變流器蓄電池濾波器K圖3燃料電池供電系統(tǒng)結構新能源電力系統(tǒng)的共同

5、特征是需要進行電源變換， 即通過電力變換裝置使發(fā) 電設備輸出的電能在形式上與現有的用電設備的要求相匹配，在品質上滿足用戶的需求。如何采用電力電子開關器件構造合適的電力變換裝置是解決上述問題的 根本出路。由于新能源電力系統(tǒng)中電能變換主要是 DC/DC變換和AC/DC變換兩種 方式，因此，提高變流效率和功率密度顯得尤為重要。 軟開關技術是減低開關損 耗、提高電流密度和轉換效率的有效手段，因此需要開發(fā)基于軟開關的變流器。新能源發(fā)電裝置所產生的電能主要還存在無法預測的周期性變化，例如風 能、光伏發(fā)電等，如果將其電能直接輸入普通電網，將會對電流帶來不良影響， 而電力儲備裝置就可以平衡能源發(fā)電輸入與電網之

6、間的矛盾。電力儲能技術有蓄水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電池儲能等它們都各具特點，各有優(yōu)勢，但它們的正常運行主要是依靠電子電力技術。新能源發(fā)電多采用電力電子裝置來實現功率轉換，通常會給電網帶來電力諧波，使功率因數惡化、 電壓波形畸變、 增加電磁干擾，隨著新能源發(fā)電規(guī) 模的增大，因而給電網帶來的電能質量問題越來越受到關注。目前，諧波抑制 主要有兩種方法：無源濾波和有源濾波，無源濾波利用電容和電感諧振的特點來 抑制特定頻率的高次諧波分量和提高功率因數，但存在體積大、濾波頻率固定 和會出現串/并諧振等缺陷，限制了其應用場合。近年來 ，有源濾波以其可補 償各次諧波，還可抑制電壓瞬變、 補償無功等特點，成為一個研究熱點 ，且 在一些工業(yè)先進國家得到了大量應用 ，但在補償性能、 可靠性以及降低成本和 損耗方面還有待進一步完善。由此可見開發(fā)新能源，電力電子器件的應用和先進的控制技術是關鍵。將最 新的電力電子技術、控制技術應用于新能源中，提高新能源發(fā)電的