智能电网中大功率电力电子技术及其巨大的市场前景

智能电网中大功率电力电子技术及其巨大的市场前景

唐击

（重庆市南岸供电局，重庆 400060）

摘要：大功率电力电子是智能电网发展的技术基础，智能电网的大发展给大功率电力电子提供广泛的市场机遇。本文介绍了柔性交流输电技术、高压直流输电技术、高压变频技术、同步开断技术和用户电力技术，分析了这些电力电子技术在智能电网中的重要性和发展前景。

关键词：智能电网；电力电子；市场机遇

Big Market Opportunity of High Voltage Power Electronics Based on Sm art Grid

TANG Ji

(Nanan Power Supply Bureau, Chongqing 400060, China)

Abstract: The high voltage power electronics is the technologic basement of the smart grid development, and the great development of smart grid provides big market opportunity for high voltage power electronics. In this paper, the FACTS, high voltage direct current transmisson technology, high voltage frequency conversion, synchronous preferred interrupting technology and customer power technology were introduced. The importance and development prospect of these power electronics in smart grid were analyzed. Key words: smart grid; power electronics; martket opportunity

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，节能效果可达10%-40%，可以减少机电设备的体积并能够实现最佳工作效率。从价值链条分析，智能电网是由发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节组成的有机整体。作为智能电网建设的初衷，就是在保障电网安全稳定运行的前提下尽可能使清洁能源更多地上网，而智能调度则是解决这一问题的起点；随着清洁能源的调度上网，清洁能源不稳定的特性威胁着电网的安全，柔性交流输电技术则在这一环节充当了保护电网安全运行的有效手段。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，电力电子产业出现了以SVC为代表的柔性交流输电技术、以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术、以高压变频为代表的电气传动技术，以智能开关为代表的同步开断技术，以及以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。

1 柔性交流输电技术

柔性交流输电技术是新能源、清洁能源的大规模接入电网系统的关键技术之一。柔性交流输电系统（FACTS）的英文表达为：Flexible AC Transmission Systems。是综合电力电子技术、

微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。上世纪八十年代中期，美国电力科学研究院（EPRI）N. G. Hingorani博士首次提出FACTS概念：应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等，以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制，将原基本不可控的电网变得可以全面控制。从而大大提高电力系统的高度灵活性和安全稳定性，使得现有输电线路的输送能力大大提高。

在电力电子装置最早用于直流输电系统中并实现了对输送功率的快速控制，由此人们想在交流系统中加装电力电子装置，寻求对潮流的可控，以获得最大的安全裕度和最小的输电成本，FACTS技术应运而生，静止无功补偿器（SVC），静止同步补偿器（STATCOM）又称作ASVG，晶闸管投切串联电容器（TCSC），静止同步串联补偿器（Static Synchonous Series Compensator）统一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS装置家族的成员。

由于中国智能电网以特高压输变电为基础，且需要综合考虑新能源的接入、分布式能源的隔离等技术，以电力电子为主要特征的柔性输电系统需求增长迅速。由于中国智能电网以特高压输变电为基础，且需要综合考虑新能源的接入、分布式能源的隔离等技术，以电力电子为主要特征的柔性输电系统需求增长迅速。将电力电子技术与现代控制技术相结合，通过对电力系统参数的连续调节控制，从而大幅降低输电损耗、提高输电线路输送能力和保证电力系统稳定水平。

2 高压直流输电技术

在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器，将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。直流电通过输电线路送到受端换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流变压器将电能输送到交流系统。在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使其工作于整流或逆变状态。

高压直流输电技术对于远距离输电、高压直流输电拥有独特的优势。高压直流输电具有线路输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需同步运行、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合用于长距离点对点大功率输电。而采用交流输电系统便于向多端输电。交流与直流输电配合，将是现代电力传输系统的发展趋势。

轻型直流输电系统采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，使中型的直流输电工程在较短输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，还可用于向海上石油平台、海岛等孤立小系统供电，未来还可用于城市配电系统，接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。轻型直流输电系统更有助于解决清洁能源上网稳定性问题。