一、應用熱點

(一)電氣節(jié)能

節(jié)能是社會所關注的一個焦點問題，尤其是在能源相對比較短缺的現(xiàn)代社會，能源的使用和節(jié)約問題也是經(jīng)濟發(fā)展過程中必須解決的問題。電動機作為最大的電能消耗載體，在電能節(jié)約方面也有很大的發(fā)展空間。我國在電動機運轉上所消耗的電量達12000億千瓦時，超過了全國工業(yè)總用電量的60%。變頻技術的應用，能夠有效控制電機的合理運行，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。就目前情況來看，使用變頻調(diào)速的水泵和風機系統(tǒng)是電機系統(tǒng)中重點的節(jié)能對象。以電力電子技術為基礎的變頻器，是實現(xiàn)電氣節(jié)能最為關鍵的設備。而變頻器的使用，需要解決其成本問題，提高應用的可靠性。

(二)新能源發(fā)電

就現(xiàn)階段的情況來看，電力電子技術在可再生能源發(fā)電領域以及分布式發(fā)電領域中有著極為廣泛的應用，尤其是目前太陽能、風能、地熱能、生物能等可再生能源的大力開發(fā)，在很大程度上推動了我國電力行業(yè)的發(fā)展與進步。利用電力電子變化技術能夠在很大程度上確保新能源大量轉化電能，以確保我國社會經(jīng)濟發(fā)展的用電需求，也能在一定程度上提升電能的利用效率，降低國家電網(wǎng)負荷。新能源發(fā)電中，電力電子技術在應用的過程中存在其獨特性，主要表現(xiàn)在一次性能源供給存在較大的隨機性，例如太陽能、風能受到天氣條件最為直接的影響。同時并網(wǎng)發(fā)電的要求相對于一般發(fā)電要更高一些，主要體現(xiàn)在電網(wǎng)側要求輸電波動不宜過大，另外要求電能輸送質量也非常高。就我國目前的發(fā)電現(xiàn)狀來看，并網(wǎng)發(fā)電變換器主要是從國外進口，國內(nèi)尚缺乏相關的設計經(jīng)驗，在應用方面也處于初級階段，運行的可靠性較差，而且相關功能與性能也不能夠充分契合我國現(xiàn)階段發(fā)電現(xiàn)狀。因此，必須確保并網(wǎng)發(fā)電變化器發(fā)展朝向大容量、高質量方面，也需要確保能源的直接變換，提高變換器的運轉效率與運轉可靠性，以為我國電能轉換事業(yè)奠定堅實的基礎。

(三)電力牽引

電力牽引需要有電力電子的控制和變換技術做基礎，是交通發(fā)展的重要內(nèi)容。目前電力電子技術在電力牽引中主要的發(fā)展方向有三點，一是電力電子在變換器裝置上功率密度和效率的提升，以及冷卻技術和集成技術的發(fā)展;二是控制方面的研究和發(fā)展，如直接轉矩控制和矢量控制;三是能量綜合管理技術和冗余控制的應用。

(四)智能電網(wǎng)

在科學技術不斷發(fā)展、能源需求、環(huán)境問題等多重因素的作用下，使得社會對電力等清潔能源的需求越來越大。如何使電力資源得到有效調(diào)配催生了智能電網(wǎng)概念。智能電網(wǎng)融合了包括數(shù)字化、信息化等多種前沿的科學技術，其以節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠穩(wěn)定的優(yōu)勢在世界范圍內(nèi)得到迅速推廣。智能電網(wǎng)最于本世紀初由美國和歐盟等發(fā)達國家提出，其構建初衷是建立靈活、清潔、經(jīng)濟、安全的智能電網(wǎng)，并以此作為發(fā)展目標。美國在電網(wǎng)建設中，主要側重于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性控制，因此在電網(wǎng)的“自愈”能力方面做了重要探索和試點研究。其輸配電網(wǎng)應用了智能電表和信息通信等技術，使得電網(wǎng)市場的信息更加透明，最終達到節(jié)約電力能源的目的。當前我國的特高壓電網(wǎng)也處于重要的改革期，智能電網(wǎng)作為電力的發(fā)展新方向，也成了我國發(fā)展的新方向。基于特高壓輸電傳輸距離遠、損耗小、成本低的特點，在我國發(fā)展迅速。當前已有一條由陜北——晉東南——南陽——荊門(1000kV，已運營)和云南——廣東、向家壩——上海兩條(800kV)的在建項目。但電力的發(fā)展卻受到電子器件、主電路結構及控制等電力設備的制約。

二、關鍵應用技術與問題

大容量電子應用系統(tǒng)的關鍵技術主要元素為：硬件設備、方法(拓撲)、控制技術。硬件設備，因高電壓大電流系統(tǒng)的需求，使得應用系統(tǒng)需要更好更高功率的半導體器件，從而充分保障系統(tǒng)的可靠性和安全性。但當前主要困擾的是，傳統(tǒng)的應用系統(tǒng)其效益低、電流容量小，難以適應電力的長遠發(fā)展。探索新的硬件設備成為其發(fā)展的重要出路。拓撲方法和控制技術，傳統(tǒng)的控制技術(PWM)，其指標性能較低，難以適應市場的發(fā)展需求。基于當前存在半導體開關器件技術的掌握還不完全、主電路的設計與實際存在差異、設備與裝置的電磁暫態(tài)過程描述不清、設備與設備協(xié)調(diào)機理不清晰等問題。發(fā)展自適應設備模型、明晰安全工作區(qū)域的定義、落實能源控制等關鍵問題仍是學者深入探討研究的方向。

作者:徐周         單位:貴州工程應用技術學院