1、高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)

高壓直流輸電的應(yīng)用場合歸納以下兩大類：

⑴在不同頻率的聯(lián)網(wǎng)、因穩(wěn)定問題而難以采用交流、遠距離電纜輸電等，這些技術(shù)上交流輸電難以實現(xiàn)而只能采用直流輸電的場合。

⑵在技術(shù)上兩種輸電方式均能實現(xiàn)，但直流比交流的技術(shù)經(jīng)濟性能好。

自1954年瑞典哥特蘭的世界上第一項高壓直流輸電工程投運以來,高壓直流輸電技術(shù)已隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進而飛速發(fā)展,直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。已作為高壓交流輸電技術(shù)的有力補充而在全世界廣泛應(yīng)用。我國幅員遼闊,西電東送、南北互供的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略

目前全世界眾多直流輸電工程中具有代表性的工程有：

•巴西伊泰普直流輸電工程(ItaipuHVDCtransmissionproject)，世界上已建成投運的輸電電壓最高(±750kV)、輸送功率最大(6000MW)的直流輸電工程。

•魁北克—新英格蘭直流輸電工程(Quebec—NewEnglandHVDCtransmissionproject)，世界上最大的多端(5個換流站)直流輸電工程。

我國的直流輸電工程發(fā)展迅速，已投入運行的大型工程有：

•葛洲壩—上海直流輸電工程(1990年)±500kV，1200MW，1064km。它既是我國第1條長距離大容量高壓直流輸電線路,又是區(qū)域電網(wǎng)直流互聯(lián)工程。中國電力從此進入交直流混合輸電的時代。

•三峽—常州直流輸電工程第1條從三峽左岸至江蘇常州,±500kV，3000MW，890km，第2條從三峽右岸至上海地區(qū),額定容量3GW,額定電壓±500kV,送電距離1000km。

•三峽—廣州直流輸電工程(2004年)±500kV，3000MW，962km

直流輸電已是成熟技術(shù)，造價較高是其與交流輸電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設(shè)備、減少換流站的占地、降低造價的技術(shù)。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)(LightHVDC)，它采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關(guān)斷的器件組成換流器，由于采用可關(guān)斷的電力電子器件，可以免除換相失敗，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)(海上石油平臺、海島)的供電。輕型直流輸電系統(tǒng)(LightHVDC)應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題。今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。

2、柔性(靈活)交流輸電(FACTS)技術(shù)

隨著電力電子元件單件容量向大功率及高電壓的迅速發(fā)展,出現(xiàn)了一類為適應(yīng)電力系統(tǒng)向遠距離、大容量送電,需要對其參數(shù)實施快速控制的設(shè)備—柔性交流傳輸設(shè)備(FlexibleACTransmissionSystems,簡稱為FACTS),FACTS技術(shù)的概念問世于20世紀(jì)80年代后期，是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，對交流輸電系統(tǒng)的實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)。它是利用大功率電力電子器件的快速響應(yīng)能力，實現(xiàn)對電壓、阻抗、相位、有功潮流、無功潮流等的平滑控制。在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提高系統(tǒng)傳輸功率能力、增大送電容量，改善電壓質(zhì)量，達到最大可用性、最小損耗的目標(biāo)。FACTS提高了交流電網(wǎng)運行可控性，增強其抗御事故的能力。

FACTS技術(shù)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，第一代FACTS技術(shù)，如可控串補(TCSC)、靜止無功補償器(SVC)等是基于自換相的半控器件(如晶閘管)的FACTS裝置，第二代、第三代FACTS裝置都是基于可關(guān)斷器件GTO、IGBT、IGCT等組成的變流器，包括靜止無功發(fā)生器(STATCOM)、靜止同步串聯(lián)補償器(SSSC)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)和相間功率控制器(IPFC)等。

據(jù)日本研究,對于跨距150km的輸電系統(tǒng),熱容量極限為6600MW,常規(guī)送電額定容量為3700MW,裝設(shè)FACTS設(shè)備后,不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性,而且可使送電容量增加到4500MW。與新建線路相比,FACTS設(shè)備投資及安裝費用少,還有利于環(huán)境保護。

新研制成功并應(yīng)用于紐約電力系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換靜止補償器(CSC)，證明FACTS功能已從“單個輸電的控制器間接作用于全電網(wǎng)”的階段，進入了“直接控制多回輸電更有效地作用于全電網(wǎng)”階段。如果在三峽升壓變電站和出線上安裝大功率CSC，可瞬時控制向多個方向輸送的功率，從而快速控制大電網(wǎng)。FACTS裝置在未來輸配電系統(tǒng)中抗拒大事故發(fā)生及其連鎖發(fā)展中具有更有效的作用。

盡管柔性交流輸電技術(shù)已在多個輸電工程中得到應(yīng)用，并證明了它在提高線路輸送能力、阻尼系統(tǒng)振蕩、快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功、提高系統(tǒng)穩(wěn)定等方面的優(yōu)越性能，但其推廣應(yīng)用的進展步伐比預(yù)期的要慢。主要原因之一是工程造價比常規(guī)的解決方案高，因此，只有在常規(guī)技術(shù)無法解決的情況下，用戶才會求助于FACTS技術(shù);另外，F(xiàn)ACTS技術(shù)還需要進一步完善。目前FACTS技術(shù)的應(yīng)用還局限于個別工程，如果大規(guī)模應(yīng)用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術(shù)問題，例如：多個FACTS裝置控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合問題，F(xiàn)ACTS裝置與已有的常規(guī)控制、繼電保護的銜接問題，F(xiàn)ACTS控制納入現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)問題等等。隨著電力電子器件的性能提高和造價降低，以電力電子器件為核心部件的FACTS裝置的造價會降低，在不久的將來會比常規(guī)的輸配電方案更具競爭力。

3、定制電力(CustomPower)技術(shù)

定制電力是指將電力電子裝置或稱靜態(tài)控制器，用于1kV到35kV的配電系統(tǒng)，以向?qū)﹄娔苜|(zhì)量敏感的用戶所提供的電力達到用戶所需可靠性水平和電能質(zhì)量水平。定制電力設(shè)備(或稱控制器)采用先進的大功率可關(guān)斷電力電子器件(如IGBT、IGCT、IEGT等)和數(shù)字信號處理器(DSP)測控技術(shù)，來實現(xiàn)對供電電壓的動態(tài)調(diào)節(jié)和補償。定制電力技術(shù)(CP，CustomPower)主要用于配電系統(tǒng)故又稱為配電靈活交流輸電(DFACTS)技術(shù)。

定制電力技術(shù)所要解決的問題主要是電網(wǎng)中普遍存在的“電壓跌落”。電能質(zhì)量調(diào)查顯示：在所有配電系統(tǒng)事故中，電壓跌落占70%-80%;而在輸電系統(tǒng)事故中，電壓跌落所占的比例超過96%。定制電力技術(shù)所解決的電能質(zhì)量問題主要源于電力系統(tǒng)故障，其受影響的用戶往往對電能質(zhì)量和供電可靠性較一般用戶有更高的要求。一次電能質(zhì)量事故將導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟損失或重大的社會影響。目前在歐美各國對電壓跌落的關(guān)注程度比其它有關(guān)電能質(zhì)量問題的關(guān)注程度要大得多，在我國，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電壓跌落和短時斷電的影響也逐漸引起了供電公司、用戶及制造廠商的關(guān)注，特別是在一些高科技園區(qū)、大型醫(yī)院、電信、銀行、軍工和重要的政府部門等。

自二十世紀(jì)八十年代末，國外便開始了定制電力技術(shù)措施的專題研究，并陸續(xù)地推出了相應(yīng)的固態(tài)切換開關(guān)(STS)、靜態(tài)電壓調(diào)整器(SVR)、靜態(tài)串聯(lián)補償器(SSC)、配電無功發(fā)生器(DSTATCOM)等產(chǎn)品化裝置，并進行能量儲存技術(shù)、靜態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)、故障電流限制器、有源濾波及統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)等技術(shù)的研發(fā)和工程示范。這些技術(shù)的應(yīng)用電壓等級均為6&O1566;35kV。其中，STS的最大短路電流達25kA，響應(yīng)時間小于1個周波，最大容量達6.9MVA;SSC的響應(yīng)時間小于1/4周波，最大容量達10MVA，采用電容器或超導(dǎo)儲能;DSTATCOM的響應(yīng)時間小于1/4周波，最大容量達20MVA，采用電容儲能。

其中應(yīng)用晶閘管閥體為主要部件的串聯(lián)補償(SSC)主要針對源自配電系統(tǒng)的電壓驟降和突升。