国内外发展现状：浅析4.5.1

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：可以说，前两项是发展FACTS的需求压力，而后两项却是发展FACTS的技术推动力。FACTS技术的深入发展和广泛应用，使其成为解决现代电网诸多挑战的重要手段之一。

灵活交流输电系统（FACTS）技术的诞生和快速发展主要受到以下几个因素的影响和推动，即输电网运行的需要、高压直流输电技术带来的竞争压力、电力电子技术的发展支持、已有FACTS技术产品的研制和运行经验。可以说，前两项是发展FACTS的需求压力，而后两项却是发展FACTS的技术推动力。

1.输电网运行的需要

FACTS技术的产生是为了解决原有交流输电网运行和发展中遭遇各种困难的客观需要。现代电力系统已经发展成为大规模的交直流互联电网。同时各种形式的非线性负载也使电网电能的质量下降，无功和谐波增加。随着国民经济的需求和发展，电力系统的结构日趋复杂，运行任务繁重，电能质量的要求也日益提高，同时，考虑到市场和环保等条件的制约，对输电网的可靠性、经济运行提出了越来越高的要求。而原先的传统机械式控制方法存在明显的局限性：输电可控性差、系统稳定水平低，电力输送难以灵活调节、传输设备不能充分利用等。而FACTS作为一种新的解决方法，在控制电网潮流、提高系统稳定性与输电线路容量以及扩展交流输电应用等方面带来了前所未有的契机，获得了业界的广泛认可并由此得以迅速发展。

2.HVDC技术的竞争压力

近年来，随着电力电子技术的发展，高压大功率换流站的制造技术日益成熟。早期晶闸管与变流器技术的出现克服了高压直流输电无法进行大功率长距离输电的缺陷。20世纪70年代，晶闸管技术的发展使得直流输电技术进入了一个崭新的发展时期：换流站的电压等级和容量得以进一步提高，HVDC系统在远距离输电、水底和地下电缆输电、异步联网等方面的技术优势日益显现。在大系统互联运行中，HVDC具有潮流可控性好、隔离电网等优点，是连接不同大型交流系统，实现大电网互联的有利选择。HVDC系统的迅猛发展和技术进步给HVAC系统带来了巨大的竞争压力，传统的交流系统在控制上必须进行技术革新，FACTS技术为此应运而生，并逐步得以发展。

3.电力电子技术的发展

FACTS的技术核心是电力电子技术，电力电子相关技术的发展为FACTS奠定了坚实的基础。自从晶闸管发明后，以微电子信号来控制强电功率的技术得以迅猛发展，并深入到国民经济的各个领域。随着IGBT、MOSFET、MCT等新型全控型器件的出现，电力电子装置的效率、集成化程度和控制灵活性得到了很大的提高。进入20世纪80年代后，全控型器件逐步向高压大功率与集成化两个方向发展，使电力电子装置的功率密度和处理能量等级得到进一步提高。同时，用于特高压直流输电和高压交流输电的电力电子设备也得到快速发展，获得了很快的发展。同时，也为高压直流输电和柔性交流输电奠定了较好的基础。正是由于电力电子技术、先进的信息处理技术和控制理论间的有机结合，才促生了FACTS概念并为其持续迅速发展创造了条件。

4.已有FACTS产品的研制和运行经验

FACTS是在归纳已有FACTS技术产品的研制和运行经验的基础上自然形成的概念。早在FACTS概念提出以前，已有多种具有FACTS概念的控制器装置被研制或应用，典型的有静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）、NGH次同步谐振阻尼器等。FACTS概念的提出，不仅对这些新型装置的共同技术基础和可能的电网控制功能进行了归纳，而且推广了其技术思路，进一步预见和指导了多种新的FACTS控制器的研制和应用，推动了FACTS成为一个崭新的电力技术领域。

5.FACTS概念的提出与发展

1986年左右，美国电力科学院副总裁N.G.Hingorani博士在归纳大容量电力电子技术在电力系统中应用成果的基础上首次提出了“FACTS”这一术语，受到学术界和工业界的响应，许多学者对这一概念进行了深入诠释和更新，不断丰富FACTS概念的内涵与外延。同时，新的FACTS设备，如晶闸管控制串联电容器（TCSC）、STATCOM和统一潮流控制器（UPFC）等不断出现，反过来又促进了FACTS概念的完善和发展。

为了规范FACTS的定义和应用标准，IEEE/PES成立了专门的DC&FACTS分委会，设立了FACTS工作组。1997年，FACTS工作组发布了“FACTS的推荐术语和定义”文本，标志着FACTS概念走向成熟。FACTS的概念大致可以描述如下：

1）电力传输的柔性/灵活性。电力传输系统在维持足够稳态和暂态稳定裕度的条件下适应电网及其运行方式变动的能力。

2）灵活交流输电系统（FACTS）。具有基于电力电子技术的或其他静态的控制器以提高可控性和传输容量的交流输电系统。

3）FACTS控制器。一种基于电力电子技术的系统或其他静态的设备，它能对交流输电系统的某个或某些参数进行控制。FACTS控制器不是指某一特定的系统或装置，而是指各种利用电力电子及其他静止控制技术，用以改善交流输电网稳定性、效率等性能的一个类别。SVC、STATCOM、UPFC等都是FACTS控制器。

需注意的是，在上述定义中提到了其他静态的控制器或设备，这意味着FACTS和FACTS控制器除了基于电力电子技术之外，还有其他可能的选择。

目前，已发明的近20种FACTS控制器中，部分已经商业化并取得了良好的成效，如SVC、STATCOM、TCSC、UPFC等。FACTS技术的深入发展和广泛应用，使其成为解决现代电网诸多挑战的重要手段之一。从长远来看，其产生的作用将更为深远，FACTS、先进控制中心和整体自动化等技术所带来的优越性已经被世人广泛认可，它们预示着电力传输系统一个新时代的到来。

国内外发展现状：浅析4.5.1

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