柔性交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電技術(shù)能有效提高交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。可以滿足電力系統(tǒng)長距離、大功率、安全穩(wěn)定輸送電力的要求，柔性交流輸電技術(shù)從根本上改變了交流電網(wǎng)過去基本上只依靠緩慢、間斷以及不精確設(shè)備進(jìn)行機(jī)械控制的局面，為交流輸電網(wǎng)提供了控制快速、連續(xù)和精確的控制手段以及輸送優(yōu)化潮流功率的能力，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性，有助于在事故發(fā)生時(shí)防止連續(xù)反應(yīng)造成的大面積停電。

柔性交流輸電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性很好。首先，它完全能與原輸電方式協(xié)調(diào)，無機(jī)械磨損，控制信號(hào)功率小、控制靈活性高，能快速、平滑調(diào)節(jié)，可靈活、方便、迅速地改變系統(tǒng)潮流分布，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，采用柔性交流輸電技術(shù)的線路，輸送能力可增大到接近導(dǎo)線的熱極限，提高了送電線路的利用率。再次，柔性交流輸電技術(shù)能夠提高聯(lián)絡(luò)線的輸電能力，減少發(fā)電機(jī)備用容量。最后，采用柔性交流輸電技術(shù)，電網(wǎng)和設(shè)備故障的影響可以得到有效的控制，防止事故擴(kuò)大，減輕系統(tǒng)事故的影響。

2004年，我國首套國產(chǎn)化可控串補(bǔ)工程、世界第一個(gè)固定及可控混合型串補(bǔ)工程--甘肅碧成220千伏可控串補(bǔ)裝置順利投運(yùn)，我國成為世界上第4個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家。

3年后，被中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)稱為當(dāng)時(shí)"世界上可控串補(bǔ)度最高、串補(bǔ)容量最大、額定提升系數(shù)最大、閥額定電壓最高、運(yùn)行環(huán)境最復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度最大"的國產(chǎn)化超高壓可控串補(bǔ)工程--伊(敏電廠)馮(屯)500千伏可控串補(bǔ)裝置成功投運(yùn)。

這兩項(xiàng)工程在建設(shè)之初，就為國家節(jié)省基建投資約4億元，減少輸電走廊面積約2100多公頃，后者少砍伐大興安嶺原始森林約750公頃，有效保護(hù)了寶貴的生態(tài)資源，其環(huán)保效益難以估量。

2015年11日9時(shí)28分，國家電網(wǎng)重大科技示范工程、江蘇南京220千伏西環(huán)網(wǎng)"統(tǒng)一潮流控制器"工程正式投運(yùn)。這是我國首個(gè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的"統(tǒng)一潮流控制器"工程，標(biāo)志著我國在柔性交流輸電技術(shù)上已經(jīng)走在了世界前列。

柔性交流輸電技術(shù)，由美國電力專家N.G. Hingorani于1986年提出，并定義為"除了直流輸電之外所有將電力電子技術(shù)用于輸電的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)"。

柔性交流輸電系統(tǒng)的提出與發(fā)展，一方面與電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展有關(guān)，另一方面，也與當(dāng)時(shí)美國的國情有關(guān)。在美國，由于電網(wǎng)轉(zhuǎn)售電力的日益增加，使得輸電系統(tǒng)中潮流分布十分不合理，加重了輸變電設(shè)備與線路的負(fù)擔(dān)，使輸電容量的儲(chǔ)備日益減少。

另外，由于環(huán)境保護(hù)等因素，建設(shè)新的高壓輸電線路的造價(jià)大大提高，并且十分困難。這樣，就向電力工作者們提出了一個(gè)挑戰(zhàn)性的課題:如何更有效地利用現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)、在不降低電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的前提下，大大提高線路的輸送能力。柔性交流輸電系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生了。

目前，柔性交流輸電技術(shù)是美國電力科學(xué)研究院所倡導(dǎo)的研究方向。世界上許多國家的電力公司和電力設(shè)備制造廠家也不甘落后，正在投入巨資研究和開發(fā)柔性交流輸電及其相應(yīng)設(shè)備。

其主要內(nèi)容是在輸電系統(tǒng)的主要部位，采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力電子裝置，對(duì)輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進(jìn)行靈活快速的適時(shí)控制，以期實(shí)現(xiàn)輸送功率合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性。

可歸納為:①較大范圍地控制潮流;②保證輸電線輸電容量接近熱穩(wěn)定極限;③在控制區(qū)域內(nèi)可以傳輸更多的功率，減少發(fā)電機(jī)的熱備用;④依靠限制短路和設(shè)備故障的影響防止線路串級(jí)跳閘;⑤阻尼電力系統(tǒng)振蕩。

柔性交流輸電系統(tǒng)的設(shè)備可分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置、并聯(lián)補(bǔ)償裝置和綜合控制裝置。

串聯(lián)補(bǔ)償裝置，如晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)、晶閘管控制串聯(lián)電抗器(TCSR)，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)等，主要用于改變系統(tǒng)的有功潮流分布，提高系統(tǒng)的輸送容量和暫態(tài)穩(wěn)定性等;

并聯(lián)補(bǔ)償裝置，如靜止無功補(bǔ)償器(svC)，晶閘管控制制動(dòng)電阻器(TCBR)、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)等，主要用于改善系統(tǒng)的無功分布，進(jìn)行電壓調(diào)整和提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性等;

綜合控制裝置，如統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等，綜合了串、并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓δ芎吞攸c(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)控制潮流，阻尼振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等多種功能的得力措施。

目前已成功應(yīng)用或正在開發(fā)研究的FACTS裝置有十幾種，如靜止無功補(bǔ)償器、靜止調(diào)相器、超導(dǎo)蓄能器、固態(tài)斷路器、可控串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)取鴥?nèi)自主成套設(shè)計(jì)和制造的靜止無功補(bǔ)償器、靜止調(diào)相器和可控串聯(lián)電容補(bǔ)償已在電網(wǎng)中掛網(wǎng)運(yùn)行。