摘要：信息化、数字化、自动化、互动化是智能电网的发展 目标，先进电力电子技术是建设智能电网的重要技术手段。 从不同角度分析了中国智能电网对先进电力电子技术的需 求，展望了中国先进电力电子技术的研究方向和发展预期， 介绍了先进电力电子技术的基本内涵及其在智能电网中的 应用，着重介绍了灵活交流输电技术在智能电网中的应用，并指出其未来的发展重点。
　　关键词：智能电网；电力电子；灵活交流输电系统；高压直 流；电能质量；能量转换
　　Application of Advanced Power Electronics in Smart Grid
　　ABSTRACT: The major driving forces to construct smart grid are to increase the reliability, efficiency and safety of the power gird. Advancement in power electronics technology provides an important approach for such purpose. The demand of smart grid for advanced power electronics is analyzed from different perspectives, followed by the outlook for the research and development trend of the power electronics technology in China. Then the principle of power electronics technology and its applications in smart grid is presented, with emphasis on the flexible AC transmission system (FACTS) and high voltage DC (HVDC) transmission system technologies. The paper points out the research priorities in the future.
　　KEY WORDS: smart grid; power electronics; flexible AC transmission system (FACTS); high voltage DC (HVDC); power quality; energy transformation
引言
　　随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化 水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出， 电网发展面临着新课题和新挑战。依靠现代信息、 通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可 持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选 择。国家电网公司已提出立足自主创新，加快建设特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具 有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一智 能电网的发展目标。建设智能电网，充分发挥电网 在资源优化配置、服务国民经济发展中的作用，对 我国经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重 要的战略意义[1-3]。
　　以灵活交流输电（flexible AC transmission system，FACTS)技术、高压直流输电(high voltage DC，HVDC)技术、定制电力(custom power)技术和能量转换技术为代表的先进电力电子技术越来越 广泛地应用到我国电网中，它是建设统一智能电网 的重要基础和手段。加强先进电力电子技术的科技 进步，是保证我国电网长远发展的重要战略任务。
　　1智能电网对先进电力电子技术的需求
　　1.1在强化优化电网及保障大电网安全方面的需求
　　智能电网是一个互动系统，对于系统变化、用 户需求和环境变更的要求，电网要有最佳的反应和 适应能力，而电力电子技术是使电网迅速反应并采 取相应措施的有力手段。当前，我国电网中的先进 电力电子技术通过多种形式的自主创新，已在 HVDC、FACTS等相关产业中形成培育点，在提高 电网输配电能力、改善电网电能质量、降低故障损 失及缩短故障后恢复时间方面取得了一些成果[4-5]。 未来智能电网的建设发展，势必对先进电力电子技 术的进一步发展提出新的需求。
　　我国电网网架结构相对比较薄弱，在输电、配 电等领域还存在很多需要调节和提升的地方，必须 加大灵活交流输电装置的研发力度，强化电网网架 结构。从世界电网发展历程来看，大电网互联是未 来电网发展的必然趋势。我国交直流互联的大电网 结构日趋复杂，运行控制难度也逐渐加大，此外，我国极端自然灾害频发，极端外部灾害事件会对大 电网安全可靠运行造成灾难性损害。在此情况下， 先进电力电子装置作为重要的系统调控手段，可以 用来调节输配电网的潮流分配，增强网架结构，抑 制电网故障的传播，并提升电网在各种故障下的 "自愈"能力，从而提高我国大电网安全稳定运行 水平，更好地支撑经济社会发展。
　　1.2在促进可再生能源有效利用方面的需求
　　我国陆上风能和光伏发电资源主要分布在东 北、华北、西北地区，到2020年风电将达到100? 150 GW、光伏发电达到20 GW规模，其中风力发 电将集中开发若干千万千瓦级基地，太阳能光伏发 电则呈现分散接入和规模开发并举的特点。大规 模、分散性的可再生能源所固有的间歇性、不确定 性等问题，对电网的安全稳定运行提出了更高的要 求。通过智能电网的建设，来实现可预测、可控制 的可再生能源发电调度与控制，是促进可再生能源 发展的前提。这主要是通过使用先进的电力电子技 术，来保证可再生能源发电的大规模、分布式接入 和远距离送出，使电网对可再生能源具有容纳性和 适应性，从而为提高清洁能源比重、有效应对全球 气候变化带来的挑战打下坚强基础。
　　1.3在改善电网电能质量与电力市场方面的需求 随着经济社会的不断发展和科学技术的全面 进步，社会工业水平日益提高，电能质量问题越来 越受到重视。大规模风电场、光伏发电站和微型电 网等并网与电铁的挂网运行都对电能质量造成了 较大影响。相关统计数据表明，美国每年由电能质 量造成的损失高达上千亿美元[6]。同时，随着用户 参与电力市场的程度越来越深入，供电方与用户之 间的联系越来越密切，如何提高能源利用效率，是 双方都非常关注的问题。使用电力电子技术和装置来治理电网电能质量，并同时提升电网的配电效率 和用户与供电方之间的交互，实现优质、高效的电 力供应，是智能化电网发展的一个重要方面。
　　1.4在保障电网电力电子装置可靠性方面的需求
　　电力电子技术在电力系统中的应用已经取得 了较大进展，但是现阶段还没有健全的大规模应用 电力电子装置的可靠性、经济性评估体系。如何评 价大规模应用电力电子装置时的电网适应性与电 力电子装置带来的经济效益成为一个亟待解决的 问题。安全使用电力电子技术是智能电网的重要课 题，由于大量采用电力电子换流技术，所以在系统 中发生了谐波不稳定和同步电机自激扭振或次同 步谐振问题，这是电力电子和HVDC系统的关键问 题之一，国内也已开始了相关的研究工作[7]。此外， 现有仿真技术的不足也限制了电力电子技术的发 展，必须建立电力电子统一仿真平台，深层次挖掘 电力电子装置在电网中的特性，保障电力电子装置 的可靠性，提高电力系统可靠性。

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