硅片引起了靈活交流輸電技術(shù)的迅速發(fā)展

靈活交流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大功率電力電子開關(guān)器件的制造技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合，大幅度提高了輸電線路的輸送能力和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平，提升了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行靈活性。

靈活交流輸電FACTS也稱為柔性交流輸電，以電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓、相位、功率等實(shí)現(xiàn)靈活快速調(diào)節(jié)，可以用來對(duì)系統(tǒng)的有功、無功潮流進(jìn)行靈活控制，目的是提高線路輸送能力、提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平、改善電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)可靠性等。靈活交流輸電技術(shù)發(fā)展是電網(wǎng)運(yùn)行控制的客觀需求，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為大規(guī)模的交直流互聯(lián)電網(wǎng)，區(qū)域內(nèi)發(fā)電和負(fù)荷分布不均衡、輸變電設(shè)備潮流分布不均勻等問題日益突出。同時(shí)，由于城市規(guī)劃所限，線路改造、電網(wǎng)擴(kuò)建難度越來越大，對(duì)輸電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求也在不斷提高。電力電子器件的快速發(fā)展使靈活交流輸電從夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，大功率電力電子器件用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為繼微電子技術(shù)之后“硅片引起的第二次革命”。近10年來，門極可關(guān)斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極型晶體管IGBT等大功率高壓開關(guān)器件開斷能力不斷提高，信息處理技術(shù)、控制理論的進(jìn)步也為靈活交流輸電技術(shù)迅速發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

靈活交流輸電裝置逐漸加入到現(xiàn)有交流輸電系統(tǒng)，與現(xiàn)行交流輸電系統(tǒng)并行發(fā)展，可以在現(xiàn)有設(shè)備不做重大改動(dòng)的前提下，針對(duì)局部電網(wǎng)的具體問題，采用大功率電力電子技術(shù)以漸進(jìn)方式改變，在世界上得到廣泛認(rèn)可和發(fā)展。

靈活交流輸電裝置可以分為：串聯(lián)型裝置，如可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償裝置、用于有功功率調(diào)節(jié)的相間功率控制器等;并聯(lián)型裝置，如靜止無功補(bǔ)償裝置、靜止同步補(bǔ)償裝置等;串并聯(lián)型裝置，如統(tǒng)一潮流控制器UPFC、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器等。其中，統(tǒng)一潮流控制器是當(dāng)前靈活交流輸電技術(shù)的制高點(diǎn)，具有靈活控制系統(tǒng)潮流、提高電網(wǎng)傳輸能力、改善系統(tǒng)穩(wěn)定性等多種功能。

靈活交流輸電對(duì)電力系統(tǒng)的作用具體表現(xiàn)在以下方面：1. 提高線路的輸送能力，不僅節(jié)約輸電成本和占地，而且有利于環(huán)境保護(hù)。2. 提供無功電壓支撐。靈活交流輸電裝置能夠更快速、連續(xù)、靈活地補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無功功率，同時(shí)進(jìn)行無功優(yōu)化管理。3. 提高暫態(tài)穩(wěn)定水平。靈活交流輸電裝置可以在電網(wǎng)發(fā)生或即將發(fā)生故障時(shí)提供快速、平滑的調(diào)整來進(jìn)行動(dòng)態(tài)潮流控制和電壓支持，有助于防止連鎖性事故的擴(kuò)大，減少事故恢復(fù)時(shí)間及停電損失。4. 有益于現(xiàn)代大電網(wǎng)互聯(lián)。靈活交流輸電技術(shù)帶來的靈活控制潮流和提高穩(wěn)定性的能力為互聯(lián)大電網(wǎng)的運(yùn)行提供了技術(shù)保障，從而實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置，提高電力設(shè)備的使用效率。

甘肅電網(wǎng)敦煌變電站750千伏分級(jí)式可控并聯(lián)電抗器是為配合新疆—西北聯(lián)網(wǎng)工程——哈密—敦煌—酒泉750千伏輸電通道無功配置優(yōu)化而投運(yùn)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

為了適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電送出功率及電壓波動(dòng)，滿足系統(tǒng)運(yùn)行電壓、無功控制的要求，國(guó)家電網(wǎng)公司在敦煌750千伏母線上裝設(shè)了一組300兆乏4級(jí)可控并聯(lián)電抗器，全套裝置由南瑞集團(tuán)中電普瑞科技有限公司集成供貨，是世界上首套用于750千伏風(fēng)電集中送出系統(tǒng)的可控并聯(lián)電抗器，也是目前世界上掛網(wǎng)運(yùn)行電壓最高（額定電壓800千伏）、容量最大（額定容量300兆乏）的可控并聯(lián)電抗器。裝置于2012年1月5日正式投運(yùn)，有效抑制了敦煌站母線電壓偏高和波動(dòng)幅度大的現(xiàn)象，降低了線路無功損耗;有效解決了低壓無功補(bǔ)償裝置頻繁投切的問題，提高了設(shè)備使用壽命。敦煌變750千伏可控并聯(lián)電抗器裝置的研制成功和工程投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)在可控并聯(lián)電抗器研制和工程實(shí)施方面已居于世界領(lǐng)先地位，推動(dòng)了可控并聯(lián)電抗器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程，帶動(dòng)了變壓器制造、大容量晶閘管閥制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在技術(shù)先進(jìn)性和推動(dòng)高技術(shù)向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面具有示范作用。

蘇州南部500千伏電網(wǎng)存在直流小方式下受電能力受限、動(dòng)態(tài)無功支撐不足、直流雙極閉鎖后應(yīng)急拉限電多等問題。采用常規(guī)的線路增容、新增輸電通道等方案均存在難以控制的風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理。同時(shí)，蘇州南部500千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在規(guī)劃期內(nèi)保持穩(wěn)定，其影響潮流分布的主要因素——錦蘇直流運(yùn)行方式的季節(jié)性變化長(zhǎng)期存在。國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司開展了應(yīng)用研究、建設(shè)工作，在蘇州南部電網(wǎng)的500千伏梅里—木瀆雙回線路木瀆側(cè)裝設(shè)統(tǒng)一潮流控制器UPFC（站址位于蘇州市吳中區(qū)），以解決冬季直流小方式下的電力受進(jìn)問題、夏季直流大方式下雙極閉鎖后拉限負(fù)荷過多的問題，同時(shí)還能對(duì)電網(wǎng)起到動(dòng)態(tài)無功支撐的作用。500千伏UPFC采用2個(gè)串聯(lián)側(cè)換流器加1個(gè)并聯(lián)側(cè)換流器的結(jié)構(gòu)，其中串聯(lián)側(cè)換流器接入梅里—木瀆雙線，并聯(lián)側(cè)換流器接入木瀆500千伏母線。

蘇州500千伏UPFC工程于2017年12月19日投入運(yùn)行，3個(gè)換流器額定容量為3&TImes;250兆伏安，是世界上電壓等級(jí)最高、容量最大的UPFC工程（示范工程投產(chǎn)前國(guó)際上電壓等級(jí)最高為345千伏、容量最大為320兆伏安，均位于美國(guó)）。工程投運(yùn)后將發(fā)揮控制電網(wǎng)潮流、提升輸電能力、提供動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償、提高特高壓錦蘇直流安全水平等作用。當(dāng)蘇南地區(qū)出現(xiàn)大范圍電網(wǎng)故障時(shí)，UPFC可以提高交流線路輸送功率總和，最大限度縮小事故造成的停電范圍。

1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程起于山西長(zhǎng)治變電站，經(jīng)河南南陽變電站，止于湖北荊門變電站，全線單回路架設(shè)，全長(zhǎng)640千米，變電容量600萬千伏安，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓1000千伏，最高運(yùn)行電壓1100千伏。為進(jìn)一步提高特高壓線路的輸送容量，國(guó)家電網(wǎng)公司在長(zhǎng)治、南陽站分別加裝20%和40%串聯(lián)補(bǔ)償裝置，全套裝置由南瑞集團(tuán)普瑞科技集成供貨，其系統(tǒng)電壓等級(jí)1000千伏、額定電流5080安培、額定容量2288兆乏，提高輸送能力100萬千瓦，單回特高壓線路穩(wěn)定輸送容量達(dá)500萬千瓦，短時(shí)電流耐受能力63千安、裝置可用率99.8%，抗震等級(jí)8度。首套1000千伏串聯(lián)補(bǔ)償裝置于2011年12月16日成功投運(yùn)，引領(lǐng)了串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展。

特高壓串補(bǔ)示范工程的應(yīng)用，使線路的最大輸送容量達(dá)到了572萬千瓦，節(jié)省了線路建設(shè)投資，節(jié)省了大量土地資源、減輕了對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展，提升了我國(guó)核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成套裝備的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)占領(lǐng)世界特高壓領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)提供了強(qiáng)力支撐。