電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用JINGPing1，GUOJian-bo2，ZHAOBoi，ZHOUFei1，WANGZhi-bing3（1.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市海淀區(qū)100192；2.國(guó)家電網(wǎng)公司，北京市西城區(qū)100031；3.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海市閔行區(qū)200240）摘要：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)不僅對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提出很高的要求，而且需要電網(wǎng)具有超越現(xiàn)有水平的靈活性和可控性。以靈活輸電技術(shù)、用戶電力技術(shù)和電力儲(chǔ)能技術(shù)為代表的電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐。在文章中，提出了一種基于電力電子技術(shù)的應(yīng)用方案。在未來智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，該方案可以優(yōu)化輸電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行條件，擴(kuò)展電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，該方案中的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在一些工程項(xiàng)目中，表明該方案是可行且有效的。關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；靈活輸電技術(shù)；用戶電力技術(shù)；電力儲(chǔ)能技術(shù)介紹未來的幾十年是中國(guó)進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)化、都市化、信息化和現(xiàn)代化的重要時(shí)期。在這一時(shí)期，經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)又好又快的發(fā)展。它也是資源消耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的關(guān)鍵時(shí)期。為了成為資源節(jié)約型和換進(jìn)友好型社會(huì)，中國(guó)應(yīng)該采取措施來節(jié)約資源、減少廢物排放?？紤]到現(xiàn)在能源和負(fù)荷的分布與社會(huì)主義初級(jí)階段的根本現(xiàn)實(shí)，中國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)公司建議建立一個(gè)滿足各階層對(duì)安全性、可靠性、高效性、低污染性、自愈性、可調(diào)性一般要求的相互可協(xié)調(diào)的電能網(wǎng)。這個(gè)強(qiáng)大的智能電網(wǎng)將能夠靈活多樣化的輸送，根據(jù)電力用戶的不同的特征使資源分配更優(yōu)化，進(jìn)一步提高服務(wù)能力。鑒于智能電網(wǎng)在中國(guó)的一般要求，報(bào)紙媒體提議建一個(gè)基于靈活傳送、常規(guī)電源技術(shù)、優(yōu)儀存儲(chǔ)技術(shù)的電子應(yīng)用的解決方案，這一解決方案能使傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)狀況更加優(yōu)化，推廣靈活的控制電力網(wǎng)絡(luò)，保證安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益。1中國(guó)的智能電網(wǎng)在將來主要面臨的問題1?1優(yōu)化資源分配的能力需要改進(jìn)中國(guó)的能源資源主要分配在相對(duì)落后的地區(qū)，例如西部、北部和西南部，能源消耗主要集中于發(fā)達(dá)東部和中部地區(qū)?？傮w上講，大規(guī)模的燃煤電力集中于西部和北部，大型的水力電力則在距離東部的負(fù)荷中心平均800~3000km的西南部，電力傳送的規(guī)模很大距離也遠(yuǎn)。由于技術(shù)能力和傳輸距離的限制，傳輸通路的低利用率和大型網(wǎng)絡(luò)的流失，目前的電力網(wǎng)再也不能適應(yīng)國(guó)家的能源政策和工業(yè)的發(fā)展需求。此外，為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)能源利用效益，提高氣候適應(yīng)能力，政府必須加強(qiáng)風(fēng)能、太陽能和其它可再生能源的發(fā)展利用。因?yàn)榇笮偷目稍偕茉醇性谌钡貐^(qū)，地方的電力供給不能滿足地方電力的需求。因此通過遠(yuǎn)距離的網(wǎng)路將電能傳送到地方中心就是必要的了。由于可再生能源得間斷性和波動(dòng)性建立和貫徹準(zhǔn)確的能源生產(chǎn)計(jì)劃是不可能的。于是，可再生能源對(duì)電力網(wǎng)的承載能力和資源優(yōu)化能力有更高的要求。1.2電力網(wǎng)的安全正面臨新的挑戰(zhàn)為了滿足持續(xù)快速的電力增長(zhǎng)的需求，中國(guó)正在建立一個(gè)世界上電壓水平最高、規(guī)模最大的AC/DC混合網(wǎng)。簡(jiǎn)稱FACTS,包括高水平的可控串聯(lián)補(bǔ)償和無功補(bǔ)償，用于提高智

能網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。主要的安全穩(wěn)定的控制方法實(shí)際用于大規(guī)模的電網(wǎng)現(xiàn)在任處于預(yù)防階段，它們的觸發(fā)器的控制信號(hào)主要基于當(dāng)?shù)氐氖褂眯畔ⅰ４?lián)觸發(fā)器在一些運(yùn)營(yíng)模式下會(huì)造成一些風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，安全穩(wěn)定的積極的基于全球信息的控制方法任處于探索和發(fā)展階段。距離其實(shí)際運(yùn)用還有間隙。2中國(guó)只能電網(wǎng)的特點(diǎn)和技術(shù)要求根據(jù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)在未來對(duì)電力網(wǎng)需求的發(fā)展，我們國(guó)家的智能電網(wǎng)應(yīng)該具備以下基本特點(diǎn)：1）低污染，大規(guī)模的可再生資源可被用于電網(wǎng)中，以減少對(duì)環(huán)境的潛在影響。2）堅(jiān)固性，可以經(jīng)受各種氣候情況和電網(wǎng)中的干擾。3）自愈性，能自動(dòng)診斷，自動(dòng)調(diào)節(jié)的，自動(dòng)故障隔離，自動(dòng)恢復(fù)。4）優(yōu)化性，優(yōu)化資源，提高資源利用率和電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率。5）交互性，對(duì)能源市場(chǎng)和用戶實(shí)現(xiàn)相互交流和實(shí)時(shí)響應(yīng)，通過這些提高服務(wù)水平。6）經(jīng)濟(jì)性，在最佳的成本前提下，為社會(huì)提供最高質(zhì)量的能源。為了獲得跨區(qū)域經(jīng)濟(jì)的電訊，優(yōu)化資源配置，有強(qiáng)大的反干擾能力和快速的自愈能力，保證多變的供給和有不同特點(diǎn)的電力用戶之間的交流的可靠性，滿足發(fā)電用戶和電力用戶持續(xù)增長(zhǎng)的多樣化的服務(wù)要求，智能網(wǎng)的核心技術(shù)（比如：電力循環(huán)控制，系統(tǒng)阻尼，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，短路電流局限性，過電壓抑制，整合儲(chǔ)能于平穩(wěn)的情況下）與其對(duì)應(yīng)設(shè)備需要進(jìn)一步的探索與發(fā)展。各項(xiàng)技術(shù)，例如，網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元之間的雙面交互式自動(dòng)控制技術(shù)，可再生資源的網(wǎng)絡(luò)連接運(yùn)營(yíng)技術(shù)，能源供給通路和能源儲(chǔ)備設(shè)備技術(shù)，和充電站技術(shù)將成為對(duì)智能電網(wǎng)而言很重要的工程項(xiàng)目。3電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的運(yùn)用強(qiáng)大的智能電網(wǎng)不僅在安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性方面有要求，而且要求靈活性、可控性，這些都要比現(xiàn)在的水平還要高。電力電子技術(shù)，例如，靈活的傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)的電能技術(shù)和能量存儲(chǔ)技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)是很重要的技術(shù)支持。圖1是電力電子技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用示意圖\"trliidp?nvurpluil[.itr,FCkhIluihJ]HIWE3JPARpWbU5序心Xendr\?0"fl-vacLidd^tiiidL

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hurilUE'E-CIM*圖1電力電子技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用示意圖

從圖1中我們可知智能網(wǎng)主要包括：物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，物理電網(wǎng)同相互協(xié)調(diào)的智能電網(wǎng)在各個(gè)層次中，不僅是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的物質(zhì)載體，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。電網(wǎng)的支持點(diǎn)，支持點(diǎn)主要包括：變電站、能量?jī)?chǔ)蓄站、補(bǔ)償站、分配網(wǎng)絡(luò)控制站等等。它們是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是支持智能電網(wǎng)的關(guān)鍵站點(diǎn)。智能電網(wǎng)中的設(shè)備，堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)中的各種靈活可靠的設(shè)備(例如，靈活的AC傳輸系統(tǒng)、分配靈活交流輸電系統(tǒng)、電能存儲(chǔ)等等)滿足安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營(yíng)要求，是智能網(wǎng)獲取整體目標(biāo)的重要途徑。智能化運(yùn)作，電力輸送與信息交流的整體是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式的靈活調(diào)整和改建，并且確保多樣化的供應(yīng)和有著不同特點(diǎn)的電力用戶之間的訪問。智能化運(yùn)作是智能電網(wǎng)網(wǎng)的具體表現(xiàn)。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的特殊運(yùn)用如下：從大型的能源基地進(jìn)行的電力傳輸。從大型的能源基地進(jìn)行的電力傳輸有容量大和距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。晶閘管是常規(guī)的電力電子器件，例如，晶閘管控制串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)(TCSC)，晶閘管轉(zhuǎn)換串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)(TSSC)，能有效的提高電力流通的能力;無功率靜電變壓器(SVC)和可控制分流電阻(CSR)能持續(xù)、快速、動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無功功率，減少無功電流和線路損耗。新一代的電力電子器件是基于充分控制元件，例如，靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、智能潮流控制器(GPFC)、電力中轉(zhuǎn)流量控制器(IPFC)等等，較之前的有很大的提高。它們將會(huì)很有希望地在智能電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。風(fēng)能/光電能/存儲(chǔ)混合的一代。根據(jù)智能電網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展新藍(lán)圖，風(fēng)能和光電能一代的系統(tǒng)應(yīng)該滿足大型的存取在自適應(yīng)的需求。由于風(fēng)能和電能的不穩(wěn)定性，所以生產(chǎn)電力與電力負(fù)載之間的協(xié)調(diào)是很重要的?？稍偕Y源一代的系統(tǒng)是(那些由風(fēng)能和太陽能再生產(chǎn)的能量)連接電力系統(tǒng)的大功率變換器。雖然，變換器可以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，能源質(zhì)量改進(jìn)，無功功率解耦控制，并且可以與電網(wǎng)完美連接，但是，它們不能保持?jǐn)鄶嗬m(xù)續(xù)的電力波動(dòng)平穩(wěn)或者提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能量的存儲(chǔ)可以扮演減少峰值功率和補(bǔ)償谷值功率的角色，如此增長(zhǎng)對(duì)風(fēng)能和光電能的利用。在高功率電壓源和大容量存儲(chǔ)設(shè)備建立連接，不僅使斷斷續(xù)續(xù)的電力保持平穩(wěn)，而且滿足能量存儲(chǔ)的要求。同時(shí)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和加強(qiáng)電力資源的質(zhì)量，而且實(shí)現(xiàn)了可再生資源與電力系統(tǒng)的靈活連接。電力網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)是區(qū)域性電網(wǎng)和電網(wǎng)在各個(gè)水平上的協(xié)調(diào)控制的連接。這要求一個(gè)靈活的操作模式和更多的先進(jìn)的技術(shù)，例如，電流控制，系統(tǒng)阻尼，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，短路電流局限性，過電壓抑制，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，自動(dòng)故障隔離等等。FACTS技術(shù)是獲得經(jīng)濟(jì)牢固的智能電網(wǎng)的重要工具。在FACTS技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，中國(guó)現(xiàn)在一些方面處在領(lǐng)先地位，例如，固定串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)FSC)，晶閘管控制串聯(lián)補(bǔ)償(TCSC),無功補(bǔ)償(SVC),可控制分流電阻(CSR),靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)已經(jīng)被應(yīng)用于大規(guī)模的電網(wǎng)中；故障電流限制(FCL)和統(tǒng)一電能流量控制(UPFC)已經(jīng)在試驗(yàn)階段。在未來，關(guān)鍵突破點(diǎn)在于發(fā)展多功能復(fù)合型FACTS設(shè)備，例如配置靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(CSC)，以全系統(tǒng)綜合信息為依據(jù)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。他在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中扮演重要角色。電能供應(yīng)分配的即插即用。電力電子變壓器(PET),這能實(shí)現(xiàn)分發(fā)電源和電網(wǎng)之間的有效隔離，不僅能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳輸技術(shù)，而且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，F(xiàn)CL，能量質(zhì)量控制，軟切入，軟的分割等等。為電能供應(yīng)分配的即插即用提供了一個(gè)重要的技術(shù)途徑。現(xiàn)在電能供應(yīng)分配主要通過轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)連接。但是，在講來，低電壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)可能與低消耗存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合。結(jié)果，那些曾經(jīng)用于連接電能供應(yīng)與電網(wǎng)的整合儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換器設(shè)備，將會(huì)被發(fā)展，去實(shí)現(xiàn)分發(fā)發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能單位之間的能量轉(zhuǎn)換，和儲(chǔ)能單元相能量負(fù)荷提供能量。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)可以減少峰值功率和補(bǔ)償谷值功率，加強(qiáng)負(fù)載效率，減少總安裝系統(tǒng)容量。用戶可以根據(jù)附近的電站按照峰值和谷值調(diào)整的價(jià)格以低價(jià)買進(jìn)高價(jià)賣出，從而獲得經(jīng)濟(jì)利益。常規(guī)的電力技術(shù)。將來，智能電網(wǎng)可使用戶自由參與電力市場(chǎng)的電能和電力貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)的制訂，并且他們將更多的注意力放在電能質(zhì)量的問題上。因此，靈活控制智能電網(wǎng)電壓和電流電波變得更加重要?，F(xiàn)在，為用戶提供的普通的電力設(shè)備，包括分配靜止無功發(fā)生器(DSTATCOM),動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR),有源電力濾波器(APF),固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(SSTS),統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)等等。這些設(shè)備曾經(jīng)用于控制電力質(zhì)量問題，例如，諧波，無功功率，擾亂負(fù)載造成的閃爍和不平衡，系統(tǒng)錯(cuò)誤造成電壓驟降和膨脹，剛開始的大型發(fā)電機(jī)或者是電氣鐵路。為了最大化控制設(shè)備的效益，滿足智能電網(wǎng)對(duì)可靠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)模式的要求和用戶對(duì)電能質(zhì)量的定制化的需求，各種各樣的定制電力設(shè)備的整合協(xié)調(diào)控制技術(shù)，以及對(duì)應(yīng)正規(guī)的平臺(tái)，電能質(zhì)量專家級(jí)系統(tǒng)在未來的研究中得到解釋說明。表一是電力電子技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)中的應(yīng)用摘要。電力系統(tǒng)中的問題解決方案可再生能源的斷續(xù)性和波動(dòng)性整合儲(chǔ)能的STATCOMan和SMES技術(shù)同負(fù)荷變化的電壓波動(dòng)SSSC,SVC,TCSC,STATCOM,UPFC,CSR故障造成的低電壓SSSC,SVC,STATCOM,TCPR,CSR傳輸線或變壓器的超負(fù)荷SSSC,TCSC,TCPAR,UPFC電力流量調(diào)節(jié)SSSC,UPFC,TCSC,TCPAR故障以后的的負(fù)荷分配TCPAR,UPFC,SSSC,TCSC,STATCOM,CSC限制故障電流的超過SCCL,UPFC,SSSC,TCSC次同步渦輪的共鳴或發(fā)電機(jī)軸SSSC,TCSC松馳的暫態(tài)穩(wěn)定網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)SSSC,TCSC,UPFC,TCPAR，HVDC遠(yuǎn)程的功率振蕩發(fā)電機(jī)和徑向線SVC,STATCOM,SSSC,TCSC,UPFC,TCPAR意外之后電壓控制松散網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)SSSC,SVC,STATCOM,UPFC地區(qū)的聯(lián)系，彌合或放縱網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的電SVC,STATCOM,UPFC,TCPR,MCSR,

壓穩(wěn)定CCSR電力質(zhì)量的控制DSTATCOM,DVR,APF,UPQC,PET電力供應(yīng)分發(fā)的通路PET,整合儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換器對(duì)連接的分布式發(fā)電表1電力電子技術(shù)解決的問題4.關(guān)鍵技術(shù)在工程上的運(yùn)用4.1并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓こ虘?yīng)用由于超大產(chǎn)量的無功補(bǔ)償工程來自聯(lián)眾不銹鋼公司，C-EPRIScience&TechnologyCo.,Ltd完成了無功補(bǔ)償設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)的研究，這一設(shè)備是中國(guó)裝機(jī)容量最大的無功補(bǔ)償設(shè)備，而且成功的將無功補(bǔ)償技術(shù)用于運(yùn)營(yíng)之中。圖2,展現(xiàn)了聯(lián)眾不銹鋼公司將無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)用在實(shí)際中。這些設(shè)備有效的解決了由設(shè)備中的脈動(dòng)負(fù)載（像熔爐的特高壓電動(dòng)）引起的電力質(zhì)量的問題（問題包括無功功率影響，電壓波動(dòng)和閃爍，將大量的逆序列和諧波注入電網(wǎng)中）。因此設(shè)備確保工程安全運(yùn)營(yíng)，聯(lián)眾不銹鋼公司每年有2千萬的經(jīng)濟(jì)利益。圖2應(yīng)用于聯(lián)眾不銹鋼公司的SVC表2列出應(yīng)用于聯(lián)眾不銹鋼公司的SVC的主要技術(shù)參數(shù)主要參數(shù)參數(shù)值額定容量/Mvar180額定電壓/kV35額定頻率/Hz50額定電流/A2969觸發(fā)模式-工作電壓的范圍/pu0.9-1.1過濾器的裝機(jī)容量/Mvar300基波的能力/Mvar180表2SVC的主要技術(shù)參數(shù)4.2串聯(lián)補(bǔ)償中的工程應(yīng)用圖3展示的是伊馮500kVTCSC項(xiàng)目，該項(xiàng)目是國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的國(guó)家級(jí)科學(xué)研究

項(xiàng)目。該項(xiàng)目是由C-EPRIScience&TechnologyCo.,Ltd建立，將伊馮500kVTCSC項(xiàng)目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW，用于該項(xiàng)目的TCSC設(shè)備，都是由中國(guó)獨(dú)立設(shè)計(jì)，發(fā)展，組裝和調(diào)試的。這個(gè)設(shè)備的成功運(yùn)營(yíng)表明中國(guó)已經(jīng)精通了適應(yīng)高寒地區(qū)的全套大容量可控串補(bǔ)的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了HVTCSC的工業(yè)化應(yīng)用。圖3伊馮500kVTCSC項(xiàng)目表3是伊馮500kVTCSC項(xiàng)目的主要參數(shù)主要參數(shù)參數(shù)值額定電壓/kV500額定頻率/Hz50額定電流/A2330額定容量/Mvar544.3(FSC),326.6(TCSC)工程模式MOV+GAP+Thyristor額定容量變化（MJ/threephase）137.39(FSC),114.48(TCSC)補(bǔ)償度30%(FSC)+15%(TCSC)電容量集/pu2.25(FSC),2.35(TSCS)表3伊馮500kVTCSC項(xiàng)目的主要參數(shù)4.3常規(guī)電力技術(shù)的工程應(yīng)用北京大型航空公司的電力負(fù)載對(duì)電壓驟降和短期的電源中斷造成的短暫的電力質(zhì)量問題很敏感。這個(gè)公司的產(chǎn)品因?yàn)檫@些問題受到好幾次沖擊。由于這家公司的實(shí)際情況CEPRIScience&TechnologyCo.,Ltd安置兩個(gè)常規(guī)的電力設(shè)備（SSTS和DVR）通過常規(guī)的電力技術(shù)解決電力質(zhì)量問題。在成功的運(yùn)營(yíng)后，這些設(shè)備有效地消除了這特有的電力質(zhì)量問題。圖4北京某大型航天企業(yè)中的10kVDVR。表4列出北京某大型航天企業(yè)中的10kVDVR設(shè)備的主要參數(shù)

主要參數(shù)參數(shù)值額定電壓/kV10額定電流/A300額定頻率/Hz50補(bǔ)償電壓范圍/pu0.1-0.5補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間/ms<5補(bǔ)償時(shí)間/s1表410kVDVR設(shè)備的主要參數(shù)圖4北京某大型航天企業(yè)中的10kVDVR圖4北京某大型航天企業(yè)中的10kVDVR5總結(jié)這篇論文中先進(jìn)的電力電子技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要支撐性技術(shù)。它們由靈活的傳輸技術(shù)、常規(guī)的電力技術(shù)和能量存儲(chǔ)技術(shù)所代表。在智能網(wǎng)未來的建設(shè)期間，電力電子技術(shù)將有助于獲取跨區(qū)域經(jīng)濟(jì)的電訊和優(yōu)化資源分配。它可以用于獲得反干擾和迅速自愈的能力。使用電力電子技術(shù)，電力供應(yīng)商和用戶之間的可靠的通路可以有保證了，可以滿足發(fā)電用戶和電力用戶的多樣化服務(wù)要求參考文獻(xiàn)ZhengJianchao.未來電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)淺析[EB/OL],中國(guó)電力科學(xué)研究院，2006./forum/opinion/9902107.HTM國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)運(yùn)行部，中國(guó)電力科學(xué)研究院.靈活交流輸電技術(shù)在國(guó)家骨干網(wǎng)中的工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008:152-188.電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與前景電力電子設(shè)備已經(jīng)通過應(yīng)用新的技術(shù)如晶閘管，IGBT,微處理器而具有很高的性能。近年，響應(yīng)與信息技術(shù)，工廠自動(dòng)化，家庭自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，在這些電力電子設(shè)備的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，如工廠生產(chǎn)，傳輸系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，辦公室，倉庫存儲(chǔ)設(shè)施管理正在變得一體化。在家庭里，電器包括感應(yīng)加熱和逆變器的數(shù)量在不斷增加。電力電子技術(shù)的基本功能包括電力控制的應(yīng)用與額定的電壓、電流、頻率和波形的電能傳輸?；竟δ芤舶娏刂频钠渌芰康霓D(zhuǎn)換，例如：電磁能量、螺線管和高頻率的感應(yīng)加熱。我們希望電力電子技術(shù)在高速的信息時(shí)代在準(zhǔn)確的管理和電能控制扮演日趨重要的地位。這篇論文論述了電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和目前的研究和發(fā)展水平。電力電子技術(shù)當(dāng)前的形式和問題電力電子設(shè)備的通常特征是低消耗因?yàn)樗鼈冇砂雽?dǎo)體控制開關(guān)狀態(tài)。然而，由于我們也可以用電磁干擾控制開關(guān)，將設(shè)備的優(yōu)勢(shì)最大化或?qū)⑷秉c(diǎn)最小化是比要的。電力電子技術(shù)在節(jié)約能源的高速控制設(shè)備有靈活和廣泛的應(yīng)用，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用滿足于要求的條件。性能、功能和與我們周圍環(huán)境保持和諧的基準(zhǔn)要求，包括環(huán)境的各個(gè)方面，技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)要有明確的見解。減少資源消耗和對(duì)環(huán)境的壓力粗略地講，當(dāng)前電力電子設(shè)備的尺寸是約十分之一是20年以前，其重量約五分之一。在努力降低能源消耗，減少二氧化碳含量水平的方面，試圖通過減少相關(guān)的元素和線路，并已使用再生能源回收能量損失。不斷最大化這些努力的效果，系統(tǒng)的運(yùn)作對(duì)新技術(shù)的需求超出了局部?jī)?yōu)化技術(shù)，例如，低功耗的循環(huán)系統(tǒng)，新的電力設(shè)備，尺寸和重量的減少技術(shù)等。限制噪聲和諧波失真回路中抑制噪聲和功率器件開關(guān)所造成的諧波失真與結(jié)構(gòu)上阻斷噪聲輻射對(duì)防止其他電子設(shè)備故障和錯(cuò)誤時(shí)很重要的手段。近幾年，電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化已取得穩(wěn)步進(jìn)展。國(guó)際電工委員會(huì)頒布了一項(xiàng)指令，限制電壓噪聲（導(dǎo)電噪聲）在150kHz-30MHz之間。在日本，準(zhǔn)則高壓用戶和準(zhǔn)則對(duì)家用電器和通用產(chǎn)品諧波保護(hù)措施，隨著成立于1994年的國(guó)際電工委員會(huì)實(shí)行自律。因?yàn)閲?guó)內(nèi)信息處理設(shè)備，自律能力的提高在于志愿控制信息處理設(shè)備和電子辦公機(jī)器委員會(huì)為消除電磁輻射造成的無線電干擾。設(shè)備的發(fā)展既符合上述規(guī)定也有抑制電源端電壓噪聲和諧波的電磁清潔技術(shù)，先進(jìn)的線路和技術(shù)結(jié)構(gòu)。尋找新的價(jià)值觀由于信息變得日益重要我們可以期待于，新的尖端技術(shù)創(chuàng)造更多的貢獻(xiàn)，其中包括電能控制技術(shù)，議案和IT緊密結(jié)合，設(shè)備性能的發(fā)展水平。直至今天，具有驚人水平的性能的實(shí)用設(shè)備，例如，無功功率控制的幾十兆伏安的快速響應(yīng)型靜止無功補(bǔ)償器的IGBT，提供低電壓和大電流的高速的CPU的高速電源供應(yīng)器，伺服系統(tǒng)-控制納米級(jí)精確技術(shù)的機(jī)械設(shè)備，現(xiàn)正一個(gè)接一個(gè)的推出。電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子設(shè)備所需的關(guān)鍵要素是功率器件。可控功率器件與晶閘管，他們一直發(fā)展到雙極晶體管，門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）和現(xiàn)在的IGBT。由于它比較容易成為高電壓和大容量的IGBT，IGBT被期待于代替晶閘管和GTO。同樣重要的是發(fā)展有其它優(yōu)良特性的IGBT功率器件。下面還介紹了功率器件的應(yīng)用技術(shù)。新的功率器件應(yīng)用技術(shù)富士電機(jī)目前正在開發(fā)兩個(gè)新設(shè)備，場(chǎng)站的IGBT（FS-IGBT）和反向阻斷的IGBT。由于對(duì)設(shè)備的開發(fā)工作仍在繼續(xù)，應(yīng)用技術(shù)也正在開發(fā)中。FS-IGBT這FS-IGBT相對(duì)于常規(guī)的設(shè)備而言更快速，大幅降低正向壓降為常規(guī)設(shè)備的一半，實(shí)施優(yōu)化奠定了IGBT芯片可以承擔(dān)更高的電流密度和輸入/輸出端子。當(dāng)我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)原型變頻器棧，包括高性能的冷卻風(fēng)扇，我們得到的結(jié)果顯示，約20%的損失減少。這一結(jié)果導(dǎo)致了逆變器和電源設(shè)備大量的小型化。反向阻斷的IGBT反向阻斷IGBT是一個(gè)全新的反向耐壓設(shè)備。傳統(tǒng)的IGBT沒有反向耐壓，并僅限于開放到關(guān)閉的唯一方向。因此，傳統(tǒng)的IGBT是不適合應(yīng)用于有反向電壓的電路。甚至是簡(jiǎn)單的電路，例如晶閘管整流器。新開發(fā)的反向阻斷的IGBT，由于其專有的耐壓結(jié)構(gòu)，成功地經(jīng)受住有反向不增加電壓的正向壓降。當(dāng)兩個(gè)反向阻斷IGBT是連接-反平行連接，雙向開關(guān)是最理想、最快速和最低損失就能夠?qū)崿F(xiàn)的方法。一個(gè)新的動(dòng)力裝置是一個(gè)新的應(yīng)用程序的源泉。隨著反向阻斷IGBT的到來，我們可以預(yù)計(jì)電路系統(tǒng)的新發(fā)展，包括AC-AC的直接轉(zhuǎn)換、遙感技術(shù)在內(nèi)。在一個(gè)安裝多個(gè)芯片的大容量的電源裝置，保證可靠性是一個(gè)重大問題。多個(gè)IGBT芯片安裝在一個(gè)封裝的設(shè)計(jì)，使它們之間的負(fù)載均衡。平衡是通過降低經(jīng)營(yíng)條件從結(jié)構(gòu)和布局到最低限度的差異實(shí)現(xiàn)的，然而，當(dāng)我們?cè)噲D更嚴(yán)格的檢查負(fù)載平衡的條件，這不容易衡量每個(gè)芯片內(nèi)的電流與電磁場(chǎng)，而且體積小，高速高精度傳感器的要求是很難達(dá)到。因此，我們開發(fā)出一種可分為壓力焊接元件中的微傳感器而且成功地觀測(cè)到芯片中電流微小差異的因素。此過程也驗(yàn)證了負(fù)載平衡各方面。我們認(rèn)為這是可以使用這個(gè)技術(shù)來提高測(cè)量的性能和大容量電源設(shè)備的可靠性。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與將面臨的挑戰(zhàn)實(shí)際上，容量小，最小數(shù)量的部分零件實(shí)用變得很重要。在傳動(dòng)領(lǐng)域，另一方面，重點(diǎn)是對(duì)操作與控制中-舉例，節(jié)能運(yùn)行，通過調(diào)整勞動(dòng)力減少消耗，通過更好的性能狀態(tài)估計(jì)和識(shí)別。在IGBT的串并聯(lián)連接技術(shù)構(gòu)成的傳動(dòng)領(lǐng)域和增加容量的電力供應(yīng)領(lǐng)域。以下說明如何將這些關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用正在解決。電力供應(yīng)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)噪聲，諧波和減少損失軟開關(guān)是一項(xiàng)使用電路共振的特定問題技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)特別適用于具有高開關(guān)頻率的小型電源。進(jìn)入公眾意識(shí)的問題之一是最近的功耗在待機(jī)狀態(tài)減少。作為對(duì)這一問題的解決方案，使用頂級(jí)低功耗處于待機(jī)狀態(tài)，使用脈沖振蕩的間歇操作的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來。高集成水平、重現(xiàn)性好的小容量高效電路，同時(shí)滿足上述復(fù)雜的要求。富士電機(jī)已經(jīng)帶來了電源開關(guān)集成電路市場(chǎng)。一個(gè)從幾百W至數(shù)千瓦的電力供應(yīng)器在服務(wù)器和通信設(shè)備有許多應(yīng)用。這樣的電源應(yīng)該有特別的精度和效率高的水平，高功率因數(shù)、低諧波，使系統(tǒng)的運(yùn)作高效率和穩(wěn)定。根據(jù)電路轉(zhuǎn)換原理，可以捕獲單個(gè)系統(tǒng)中的所有這些功能。新應(yīng)用在最近的生產(chǎn)設(shè)備和信息處理中使用的一些設(shè)備需要一個(gè)非常穩(wěn)定的供電環(huán)境。如果發(fā)生瞬間電壓降，例如各種問題和產(chǎn)量減少都很嚴(yán)重。同時(shí)，如果瞬時(shí)電壓降頻，傳統(tǒng)的不間斷電源供應(yīng)問題是電池反復(fù)充電和放電引起的電池迅速惡化。富士電氣公司在商業(yè)上可用的設(shè)備，采用瞬時(shí)電壓下降特別措施。因?yàn)榇箅娙萦米鲀?chǔ)存能量，而不是在一個(gè)UPS使用的電池單元，該設(shè)備具有良好的可靠性，并且不需要很長(zhǎng)的時(shí)間維修。我們認(rèn)為，該裝置將非常有助于改善供應(yīng)的電能質(zhì)量。這里介紹的逆變器和伺服的技術(shù)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的主要應(yīng)用。新的伺服功能因?yàn)楦咚?，高精度的?yīng)用中使用伺服系統(tǒng)的工作集中在兩個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)領(lǐng)域是伺服放大器的性能改善。高速定位和阻尼控制從機(jī)器中獲得最佳性能，其中一個(gè)重要伺服安裝。另一個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)支持工具，調(diào)整機(jī)器時(shí)，工作納入使用。機(jī)器的分析功能可以分析工具納入復(fù)合機(jī)振蕩模式，是用來調(diào)整系統(tǒng)。如果有復(fù)雜的機(jī)器振動(dòng)，在此之前很長(zhǎng)一段時(shí)間是需要調(diào)整。當(dāng)輔助工具投入使用，對(duì)振動(dòng)抑制控制調(diào)整都是快速，準(zhǔn)確。如果機(jī)器的傳遞功能辨識(shí)精度在未來提高，伺服自動(dòng)調(diào)諧便可預(yù)期了。ApplicationsofPowerElectronicTechnologiesinSmartGridJINGPingi，GUOJian-bo2，ZHAOBoi，ZHOUFeii，WANGZhi-bing3(1.ChinaElectricPowerResearchInstitute，HaidianDistrict，Beijing100192，China；StateGridCorporationofChina，XichengDistrict，Beijing100031，China；SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，MinhangDistrict，Shanghai200240，China)ABSTRACT:Thestrongsmartgridnotonlyplacesahighdemandonsecurity,stabilityandeconomyofpowersystem,butalsorequiresflexibilityandcontrollabilitybeyondtheircurrentlevels.Powerelectronictechnologies,representedbyflexibletransmissiontechnology,custompowertechnologyandenergystoragetechnology,aretheimportantsupportingtechnologiesforstrongsmartgrid.Thispaperpresentsasolutionapproachbasedonpowerelectronictechnologies.Duringthefutureconstructionofsmartgrid,thissolutioncanoptimizeoperatingconditionsoftransmissionnetworks,expandoperationcontroltechnologiesofpowergrid,andguaranteesecurity,stabilityandeconomyofpowersystem.Uptonow,keytechnologiesofthissolutionhavealreadybeenappliedinsomeprojects,whichverifiesitsfeasibilityandeffectiveness.KEYWORDS:powerelectronictechnology；smartgrid；flexibletransmissiontechnology；custompowertechnology；energystoragetechnologyIntroductionThenextfewdecadesareanimportantperiodforChinatofurtherdevelopindustrialization,urbanization,informatizationandmodernization.Duringthisperiod,economywillcontinuouslybedevelopedinasteadyandrapidway.Anditisalsoacrucialperiodtoharmoniouslydevelopenergyandeconomy.Tobecomearesourcesavingand[1-2]environmentfriendlysociety,Chinashouldmakeanefforttosaveenergyandreduceemission.Consideringthecurrentdistributionofenergyandloadandfundamentalrealitiesoftheprimarystageofsocialism,StateGridCorporationofChinaproposedtobuildastrongsmartgridwithmutualcoordinatedpowergridsatalllevelsaccordingtothegeneralrequirementsforsecurity,reliability,efficiency,lowpollution,self-healingandadjustability.Thestrongsmartgridwillachieveflexibleaccessingofdiversifiedsuppliesandpoweruserswithdifferentcharacteristics,greatlyoptimizetheallocationofresources,andfurtherimprovetheservicecapability.InviewofgeneralrequirementsofstrongsmartgridinChina,thepaperproposedapowerelectronicapplicationsolutionbasedonflexibletransmissiontechnology,custompowertechnologyandadvancedenergystoragetechnology.Thesolutioncanoptimizeoperatingconditionsoftransmissionnetworks,expandflexiblecontrolmeansforpowergrid,andguaranteesecurity,stability,andeconomy.MajorproblemsinfuturepowergridofChinaAbilitytooptimizeresourcesallocationneedstobeimprovedChina’senergyresourcesaremainlydistributedinrelativelybackwardareas,suchaswest,northandsouthwest,andenergyconsumptionismainlyconcentrateindevelopedeasternandcentralregions.Overall,thelarge-sizedcoal-electricitybasesinwestandnorthandlarge-sizedhydropowerbasesinsouthwestgenerallyare800to3000kmawayfromloadcentersineast,andpowertransmissionscaleislargeanddistanceislong.Duetothelimitofcapacityandtransmissiondistance,lowutilizationrateoftransmissioncorridorandlargenetworkloss,thecurrentpowergridscannotflexiblyadapttonationalenergypoliciesandindustrydevelopmentneedsanymore.Inaddition,inordertooptimizeenergystructure,enhanceenergyefficiencyandimproveclimateadaptability,thegovernmenthasintensifiedthedevelopmentofwind,solarandotherrenewableenergies.Forthelarge-scalerenewableenergybasesinThreeNorthareas,thelocaldemandisnotlargeenoughtoconsumealllocalelectricity.It’snecessarytotransmitelectricitythroughlong-distancegridstoloadcenters.Duetointermittenceandfluctuationofrenewableenergies,establishmentandimplementationofaccuratepowergenerationplanisimpossible.Accordingly,renewableenergiesputforwardhigherrequirementsforadmissioncapabilityandresourceallocationoptimizationofpowergrid.PowergridsecurityisfacingnewchallengesTodealwithsustainedandrapidgrowthofpowerdemand,ChinaisbuildingtheAC/DChybridgridwiththehighestvoltagelevelandlargestscaleintheworld.TechnologiesofflexibleACtransmissionsystem(FACTS),includinghighcapacitycontrollableseriescompensationandstaticvarcompensation,areusedduringpowergridconstructiontoimprovethesecurityandstabilityofpowergrid.Atpresent,majorityofsecurityandstabilitycontrolmeasurespracticallyusedinlarge-sizedpowergridsarestillpreventive,theirtriggercontrolsignalsaremainlybasedonlocalinformation.Itbringsacertainriskofcascadingtriggeringinsomeoperationmodes.Ontheotherhand,theactivecontrolmeasuresofsecurityandstabilitybasedonglobalinformationarestillontheresearchanddevelopmentstage.Thereisagaptopracticalapplication.FeaturesandtechnicalrequirementsofsmartgridinChinaAccordingtoeconomicandsocialdevelopmentrequirementsonfuturepowergrid,thesmartgridinourcountryshouldhavethefollowingbasicfeatures:Lowpollution.Alarge-scaleofrenewableenergiescanbefedintothegridtoreducethepotentialimpactontheenvironment.Strong.Beabletowithstandsevereweatherconditionsandpowergriddisturbances.Self-healing.Beabletorealizeself-diagnosis,self-adjusting,automaticfaultisolationandautomaticrecovery.Optimization.Optimizeresources,improveassetutilizationandoperationalefficiencyofthegrid.Interactivity.Implementinteractionwithandreal-timeresponsetopowermarketandusers,thusimprovingservicelevels.Economy.Providequalitypowertosocietyatoptimalcost.Inordertoachieveinter-regionaleconomicdispatching,optimizeresourcesallocation,gainthecapabilitiesofpowerfulanti-disturbanceandrapidself-healing,guaranteethereliableaccessofbothdiversifiedsuppliesandpoweruserswithdifferentcharacteristics,meetdiversifiedservicerequirementsofpowergenerationusersandpowerusersthatarecontinuouslyraised,keytechnologiesinsmartgrid(suchaspowerflowcontrol,systemdamping,dynamicreactivepowercompensation,short-circuitcurrentlimitation,over-voltagesuppression,smoothpowerconditioningforintegratedenergystorage)andtheircorrespondingdevicesneedfurtherresearchanddevelopment.Andtechnologies,suchasbilateralinteractivetechnologyforautomaticcontrolbetweengridandunit,out-of-the-boxtechnologyforgridconnectedoperationofrenewableenergies,technologyforaccessingpowersuppliesandenergystoragedevices,andchargingstationtechnology,willbecomeimportantsubjectsinsmartgrid.ApplicationsofpowerelectronicstechnologiesinsmartgridThestrongsmartgridnotonlyplacesahighdemandonsecurity,stabilityandeconomy,butalsorequiresflexibilityandcontrollabilitythatarebeyondtheircurrentlevels.Powerelectronictechnologies,suchasflexibletransmissiontechnology,custompowertechnologyandenergystoragetechnology,aretheimportantsupportingtechnologiestorealizestrongsmartgrid.Fig.1isthediagramofapplicationsofpowerelectronicstechnologiesinstrongsmartgrid.

?s1.4TC11M：TkJulpan瑚dD由g,lAcIjnVL響Viriij：j|jMnvwpIflnl1-IAISTI:C-iWHiVilIil_-|KULLPICSMF5.HCXJML^}JK^L--NzN-Tinurulbi?s1.4TC11M：TkJulpan瑚dD由g,lAcIjnVL響Viriij：j|jMnvwpIflnl1-IAISTI:C-iWHiVilIil_-|KULLPICSMF5.HCXJML^}JK^L--NzN-TinurulbiLn好仲山＜0?iSL.IJ匚心APT—(UHDVRam-1.Hiu.etdibdiyI_Ai獨(dú)止?ude陛■■'吃'?...'%七\(yùn)FKnnrriJGilT41￡?^叫、.IITT.Fig.1SchematicdiagramofapplicationsofpowerelectronicstechnologiesinTCSC；WAT1金營(yíng)亡*3比

iiUuIOju*piYWaIkimuk^udInJiKlri-jiJIvuJT雪片「ATCDMFromFig.1,wecanseethatsmartgridmainlyembodiesin:Physicalnetwork.Thephysicalnetworkwithmutualcoordinatedpowergridsatalllevelsisnotonlythephysicalcarrierofstrongsmartgrid,butalsothefoundationtorealizethesmartgrid.Supportpointofpowergrid.Supportpointsmainlyincludesubstation/converterstation,energystoragepoint,compensationpoint,distributednetworkcontrolpointandsoon.Theyarethefoundationtorealizevariousapplicationfunctionsofstrongsmartgrid,andalsothekeypointstosupportthesmartgrid.Devicesinthesmartgrid.Variousflexibleandreliabledevicesinstrongsmartgrid(suchasflexibleACtransmissionsystem,distributionflexibleACtransmissionsystem,electricitystorage,etc),whichmeettherequirementforsafeandeconomicoperation,areimportantmethodstoachievetheoverallobjectsofsmartgrid.)Intelligentoperation.Itisintegrationofpowerflowandinformationflowthatrealizesflexibleadjustmentandreconstructionofpowergridoperationmode,andensuresreliableaccessingofdiversifiedsuppliesandpoweruserswithdifferentcharacteristics.Theintelligentoperationisaconcretemanifestationofsmartgrid.Thespecificapplicationsofpowerelectronicstechnologiesinsmartgridareasfollows:Powertransmissionfromlarge-scaleenergybases.Powertransmissionfromlarge-scaleenergybaseshascharacteristicsofhighcapacityandlongdistance.Conventionalthyristorbasedpowerelectronicdevices,suchasthyristorcontrolledseriescompensator(TCSC),thyristorswitchedseriescompensator(TSSC),canimprovethecapacityofactivepowerflowtransmissioneffectively;staticvarcompensator(SVC)andcontrollableshuntresistor(CSR)cancontinuously,rapidlyanddynamicallycompensatereactivepowerofpowersystem,andreducereactivepowerflowandlinelosses.Thenewgenerationofpowerelectronicdevicesbasedonthefullycontrolledcomponents,suchasstaticsynchronouscompensator(STATCOM),staticsynchronousseriescompensator(SSSC),unifiedpowerflowcontroller(UPFC),gridpowerflowcontroller(GPFC),interlinepowerflowcontroller(IPFC),etc,aremuchcompacterandhavethegreatlyimprovedperformance.Theywillhopefullybeappliedwidelyinsmartgrid.Wind/photovoltaic/storagehybridgeneration.Accordingtothesmartgriddevelopmentroadmapofourcountry,windpowerandphotovoltaicpowergenerationsystemshouldmeettherequirementsoflarge-scaleaccessonself-adaptation.Becauseoftheinstabilityofwindenergyandsolarenergy,thecoordinationbetweengenerationandloadisthemostimportant.Atpresent,generationofrenewableenergy(whichisrepresentedbywindenergyandsolarenergy)isconnectedtopowersystemsthroughhighpowerconverters.Converterscanrealizeenergyconversion,powerqualityimprovement,activeandreactivepowerdecouplingcontrol,andmakeiteasiertoachieveafriendlyconnectiontopowergrid,buttheycannotbalanceintermittentpowerfluctuationsorimprovesystemstability.Powerenergystoragecouldplayaroleinreducingpeakpowerandcompensatingvalleypower,thusincreasingutilizationofwindpowerandphotovoltaicpowergeneration.Thecombinationbetweenhighpowervoltagesourceconvertersandlargecapacitystoragedevicescannotonlylevelintermittentpowerfluctuations,butalsomeetrequirementsforenergystorageandpeakregulation,systemstabilityimprovementandpowerqualityenhancementatthesametime,andthereforerealizingtheflexibleconnectionbetweenrenewableenergysourcesandpowersystems.Safeandeconomicoperationofpowergrid.Thedevelopmenttrendofsmartgridisinterconnectionofregionalpowergridsandcoordinatedcontrolofpowergridsatalllevels.Thisrequiresaflexibleoperationmodeandmoreadvancedtechnologies,suchaspowerflowcontrol,systemdamping,dynamicreactivepowercompensation,short-circuitcurrentlimitation,over-voltagesuppression,networkreconfiguration,automaticfaultisolation,etc.FACTStechnologiesareimportanttoolstoachieveeconomicandsecurepowergrids.OnresearchandapplicationofFACTStechnologies,Chinaisnowintheleadershipposition:technologies,suchasfixedseriescompensation(FSC),thyristorcontrolledseriescompensation(TCSC),staticvarcompensation(SVC),controllableshuntresistance(CSR),staticsynchronouscompensation(STATCOM),havebeenappliedinlargescale;faultcurrentlimiting(FCL)andunifiedpowerflowcontrol(UPFC)havebeenintheresearchprocess.Infuture,keybreakthroughswillbemadeondevelopmentofmulti-functionalcomplex-typeFACTSdevices,suchasconfigurablestaticconverter(CSC),andonthecoordinatedcontroltechnologybasedonsystem-wideintegratedinformation.Thiswillplayanimportantroleintheconstructionofstrongsmartgrid.4)Theplug-and-playofdistributedpowersupplies.Powerelectronictransformer(PET),whichachievestheeffectiveisolationbetweendistributedpowersupplyandpowergrid,cannotonlyreplacetraditionaltransformers,butalsosimultaneouslyrealizedynamicreactivepowercompensation,FCL,powerqualitycontrol,softcut-inandsoftseparation,etc,providinganimportanttechnicalmeansforthe“plugandbutejd^powf^rduppities.Atpresent,distributedpowersuppliesaremainlyconnectedtopowergridviaconverters.While,infuture,lowvoltageconvertertechnologiesmaybecombinedwithlowcostenergystoragetechnologies.Andasaresult,anintegratedenergystorageandconverterdevice,whichisusedforconnectionofdistributedpowersupplytogrid,willbedevelopedtorealizeenergyexchangebetweendistributedgenerationunitsandenergystorageunits,andpowersupplyfromenergystorageunitstopowerload.Forpowergrid,thiscanhelpreducepeakpowerandcompensatevalleypower,enhanceloadrate,andreducetotalinstalledsystemcapacity.Anduserscangetcertaineconomicinterestsbypurchasingelectricityatlow-priceandsellingathigh-priceaccordingtoadjustmentsofpeakandvalleyprices.5)Custompowertechnology.Infuturesmartgrids,differentpowerusersarefreetoparticipateinthepowermarkettocustomizepowerenergyandtradepowerindices,andtheypaymoreattentiontopowerqualityproblems.Thereforethereal-time,flexiblecontrolofpowergridvoltageandcurrentwaveformsbecomesmorenecessary.Now,commonpowerdevicesforusersincludedistributionstaticsynchronouscompensator(DSTATCOM),dynamicvoltagerestorer(DVR),activepowerfilter(APF),solidstatetransferswitch(SSTS),unifiedpowerqualityconditioner(UPQC),etc.Thesedevicesaremainlyusedtocontrolpowerqualityproblems,suchasharmonic,reactivepower,flickerandunbalancethatarecausedbydisturbingload,andvoltagesagsandswellscausedbypowersystemfault,startingoflargegeneratororelectricrailway.Inordertomaximizetheeffectivenessofcontroldevices,meettherequirementsofsmartgridonreliableandeconomicoperationandtheneedsofusersforcustomizationofpowerquality,variousintegratedcoordinatedcontroltechnologiesforcustomizingpowerdevices,aswellasthecorrespondingstandardplatforms,andpowerqualityexpertsystemarethedirectionsinfutureresearch.Tab.1isthesummaryofapplicationsofpowerelectricstechnologiesinstrongsmartgrid.

Problemsin.powersystemSolutionsIjitcrmilten?undfLu￡tU4ftiu(nofSTATCO-M4indSMESfor旭mswuhbeenergygen-erationinteorutedlenergysturJigeflLictiiulion.withLlmmJSSSC.SVC.TCSC.STATCOM.UPI-CCSRLcivuvaltuueafterfjaniltSSSCLSVC.STATCOM.TG歐一CSROverkuZidlofLin.cckttr￡m.sfOrmerSSSC.TCSC.TCRXR.LPICPowerflowregiMitniSSSCLUPEGTCSC.TCBARLtimldi^trLbLitLOnafterlimLtTCEARLUPEC.SSSC.TCSC.STATCOM.CSCLbnitexceedLn.i2noffullLtcurrenl:SCCLmt.EESCLTCSCSubfiyne}iT!Lm.DiiKrestm-unix:ofturbineoruwi.eT4it<jryhaftSSSC.TCSC￡rnn￡nt苫txibutiitwofkx略巳meshSSSC.TCSCLPTCTCRAR一IlVDCPowerosirillMiwiofrernctcSVQSTATCOM.SSSCTC3C.generutiUiranilrmli血1血的UPI-C.TCP根controlofLoosemeshntftVHurktheSSSeSVGSTyVCQM.LFFC\bltugestubolityoflegitmLTiteriXHnHiwttfd.。[催的urrmslin.etvwu(rkSVC.S'DVrCOM.UPfC.TCRR.MCSR.CCSRPeeverqudlilycontrolDST/^COM.DXH.API<VPQC.PETPET.W啊盛d觀理y&岬A(chǔ)ccessoidLstrLbuteiJpowersupples占■utwJuwiVBrterfarconnectionofdustHbutcdlgensnit麗iTab.1Problemssolvedbypowerelectronictechnologies4EngineeringapplicationsofkeytechnologiesEngineeringapplicationofshuntcompensationRelyingonthesupercapacitySVCprojectfromLianzhongStainlessSteelCorporation,C-EPRIScience&TechnologyCo.,LtdcompletedtheresearchofkeytechnologiesoftheSVCequipment,whichissofarthefirstindustrialSVCwiththelargestinstalledcapacitymadeinChina,andsuccessfullyputtheSVCintooperation[41Fig.2showstheSVCdeviceappliedintheprojectofLianzhongStainlessSteelCorporation.Thedeviceeffectivelytreatedthepowerqualityproblems(whichincludereactivepowerimpact,voltagefluctuationandflicker,andinjectionofagreatdealofnegativesequenceandharmonicintothegrid)causedbyfluctuatingloadfromdevicessuchasUHVelectricarcfurnace.Thereforethedeviceensuresthesafeoperationoftheproject,andyieldsahugeeconomicbenefitof20millionYuaneachyeartoLianzhongStainlessSteelCorporation.

MainpdriDnctersValueRxiteJ以ipJitiityISORuted\oLtujjsAV55Rjittdfrequenty/EkzsoRjiLcdcunrenl/AfriuuerjulmJeww——Rjingeofworkingoltupc^umiInstillied噌叩ngityoffilter^lvar300CaputiityoffiindkniLtnitalISOTab.2MainparametersofSVCdeviceFig.2SVCappliedinprojectofLianzhongStainlessFig.2SVCappliedinprojectofLianzhongStainlessSteelCorporationSteelCorporation.Tab.2liststhemainparametersofSVCdeviceappliedforLianzhongStainlessSteelCorporation.Yi-Feng500kVTCSCproject,whichisshowninFig.3,isanationallevelsciencedemonstrationprojectapprovedbyNationalDevelopmentandReformCommission[4].Theproject,whichwasbuiltbyC-EPRIScience&TechnologyCo.,Ltd,improvedthetransmissionpowerlimitofYi-Feng500kVAClinesfrom1.46millionkWto2.5millionkW.TCSCdeviceusedinthisprojectisthefirst500kVTCSCdevicewhichisdesigned,developed,constructedanddebuggedindependentlybyChina.ThesuccessfuloperationofthisdeviceshowedthatChinahadmasteredthefullsetoftechnologiesforlargecapacityTCSCadaptingtoalpineregion,andrealizedtheindustrialapplicationofHVTCSC.Fig.3Yi-Feng500kVTCSCprojectTab.3liststhemainparametersofYi-Feng500kVTCSCproject.Mfiin.pmrXiiTL^t^rsVulut?Rifled50€Riiledfr糾旭叫』\150RuteddujtctiI/A2330-RutaJC4ipm血項(xiàng)mtvflr54430'SCK32€.6CrCSC)MSWjW+ThVi初&ITRiitcdtuputily/(Mphuse)137J9<E-SC)l114.48f￡CSC)CsiMnpen^ution.ifeurtse30^<rcsc)Ov知?￥心1.1￡|￡雀priiteictwin.ItA'tjl2.25(1-'SC)L235frcsc>mpih；血r曲血1Tab.3MainparametersofYi-FengTCSCprojectEngineeringapplicationofcustompowertechnologyThepowerloadinalargeaerospacecompanyinBeijingwassensitivetotransientpowerqualityproblemssuchasvoltagesagandshort-termpowerinterruption.Productioninthiscompanywasimpactedforseveraltimesbythiskindofproblems.Accordingtoactualconditionsofthiscompany,CEPRIScience&TechnologyCo.,Ltd.appliedcustompowertechnologytotreatpowerqualityproblemsbyinstallingtwosetsofcustompowerdevices(SSTSandDVR).Afterthesuccessfuloperation,thedeviceseffectivelyeliminatedthespecificpowerqualityproblems[4].Fig.4showsthe10kVDVRdeviceinstalledinthatcompany.Fig.410kVDVRdeviceinthelargeaerospacecompanyinBeijingTab.4liststhemainparametersFig.410kVDVRdeviceinthelargeaerospacecompanyinBeijingMain,valueRifled\10RuledcLirr^niyA300(tutcd邳Iz50CuanpHisiitedlv<ug.enm妙啊Q155GumpsiibuloJrcsptmscturnedmsCiLHnpsai^ted1Tab.4Mainparametersofthe10kVDVRdeviceConclusionTheadvancedpowerelectronictechnologiespresentedinthispaperaretheimportantsupportingtechnologiesforstrongsmartgrid.Theyarerepresentedbyflexibletransmissiontechnology,custompowertechnologyandenergystoragetechnology.Duringtheconstructionofsmartgridinthenearfuture