我國堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以信息通信平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化為特征，包含電力系統各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。從可再生能源發電的大規模接入到高壓直流輸電和柔性交流輸電，從改善電能質量的用戶電力技術到儲能和V2G應用，到處都離不開大功率電力電子技術。本文是智能電網綜述系列文章之四，從發電環節的可再生能源接入、輸電環節的高壓直流輸電和柔性交流輸電、配電環節的用戶電力技術和儲能技術等四個層面，綜述了大功率電力電子技術在智能電網中的應用，使我們對智能電網有一個更全面、更深入的了解。

1 發電環節

智能電網中的大規模風力發電、太陽能發電以及發電廠風機水泵的變頻調速都離不開電力電子技術。

1.1 風力發電

現在風電市場上的主流機型是基于雙饋感應發電機的變速風電機組和基于永磁同步發電機的變速風電機組。雙饋風電機組的定子直接接入電網，轉子通過部分功率變頻器接入電網，根據風力機轉速的變化，在轉子中通以變頻交流的勵磁電流，實現發電機組的有功和無功的解耦控制，使風電機組具有變速運行的特性，提高風電機組的風能轉換效率。基于永磁同步發電機的變速風電機組通過全功率變頻器接入電網，由于變頻器的解耦控制，使變速同步風電機組與電網完全解耦，其特性完全取決于變頻器的控制系統和控制策略。

1.2 太陽能發電

太陽能發電又稱光伏發電，一般由光伏陣列、控制器、逆變器、蓄電池組等部分組成。光伏陣列所發的電力為直流電，除特殊用電負荷外，均需通過逆變器將直流電變換為交流電。并網光伏發電系統主要以電流源形式并網，其輸出電流的相位跟蹤電網電壓相位變化，同時調整輸出電流幅值大小，使光伏發電系統注入電網的功率最大。為了彌補光伏發電功率的波動，還需要通過控制器實現蓄電池組的雙向充放電控制，以保證向負荷實現平穩供電。

1.3 發電廠風機水泵的變頻調速

發電廠的廠用電平均為8%，其中風機水泵耗電量約占輔機設備總耗電量的65%，且運行效率低。在發電廠的節能降耗中，主要是采用低壓或高壓變頻器，實現風機水泵的變頻調速，可以達到節能30%的效果。目前低壓變頻器技術已非常成熟，且有完整的系列產品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產的企業還不多。

輸電環節

2.1 高壓直流輸電(HVDC)

直流輸電具有輸電容量大、穩定性好、控制調節靈活等優點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統的聯網，高壓直流輸電擁有獨特的優勢。1970年世界上第一項晶閘管換流閥試驗工程在瑞典建成，取代了原有的汞弧閥換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。

2.2 基于電壓源換流器(VSC)的柔性直流輸電

近年來，直流輸電技術又有新的發展，基于電壓源換流器(Voltage Sourced Converter，VSC)的柔性直流輸電VSC-HVDC是一種以VSC和脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation，PWM)技術為基礎的新型直流輸電技術，采用IGBT等可關斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題，同時大幅度簡化設備，降低造價，可用于孤島供電、城市配電網增容改造、交流系統間互聯和大規模風力發電廠并網等。世界上第一個采用IGBT構成電壓源換流器的柔性直流輸電工業性試驗工程于1997年投入運行。

2.3 柔性交流輸電(FACTS)

FACTS技術的概念問世于20世紀80年代后期，是一項基于電力電子技術與現代控制技術對交流輸電系統的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節的輸電技術，可實現對交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統的穩定水平。現有的FACTS設備及其在電網中的功能如表1所示。20世紀90年代以來，國外在研究開發的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統工程。其中SVC是通過晶閘管控制電容器組的投切來調節輸出無功的大小，設備結構簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應用。其他的如STATCOM(美國/日本/中國)、TCSC(德國/美國)、UPFC(美國)和CSC(美國)也都有實際的工程應用。

3 配電環節

“用戶電力技術” (Custom Power Technology)的概念是美國的N.G