利器一：特高壓輸電

  [案例] 4月27日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布第一季度電力供需形勢分析報告，四川等水電大省的水電設(shè)備平均利用小時數(shù)超過600小時，比去年同期提高89小時。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的重要原因是向家壩—上海特高壓直流輸電工程的建成。

  據(jù)不完全統(tǒng)計，2010年長江汛期，向上工程外送四川水電數(shù)百億千瓦時，比2009年同期增加近50%，減排二氧化碳近千萬噸。

  在特高壓工程帶動下，一度遲緩的水電建設(shè)再掀高潮。例如，國電集團挺進大渡河，華能集團揮師岷江，二灘水電開發(fā)公司屯兵雅礱江，長江三峽集團鎮(zhèn)守金沙江，華電集團入主雜谷腦河，大唐集團瞄準涪江，四川省境內(nèi)展開前期項目的水電站裝機已超過4000萬千瓦。

  [分析] 特高壓輸電能夠在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置資源，還可以提升線路的傳輸能力。電壓等級越高，電網(wǎng)的輸送功率也越大。我國能源資源與能源需求呈逆向分布：煤炭資源主要分布在西北，水資源主要分布在西南，新能源資源——光伏發(fā)電和風力發(fā)電主要分布在西北一帶。而能源需求主要在東南沿海地區(qū)。采用長距離輸電是當前形勢下的必然選擇。特高壓電網(wǎng)的應(yīng)用與建設(shè)是解決上述問題最好的方案。

  [設(shè)備] 特高壓交直流設(shè)備基本可以實現(xiàn)國內(nèi)自主研發(fā)和制造，這為我國進一步發(fā)展特高壓奠定了物理基礎(chǔ)。

  特高壓交流設(shè)備包括變壓器、電抗器、組合電器開關(guān)、隔離開關(guān)、避雷器和無功補償設(shè)備等。其中，變壓器、電抗器和組合電器開關(guān)占比較大，三者合計占一半以上，上述設(shè)備我國企業(yè)均可自主研制；無功補償裝置目前已由中國電科院研發(fā)成功。

  特高壓直流設(shè)備包括線路和換流站設(shè)備。換流站主設(shè)備包括：換流變壓器、電抗器、避雷器、換流閥和無功補償裝置等，其中投資大項為換流變和換流閥。

  利器二：直流輸電

  [案例] 2月28日，±660千伏寧東—山東直流輸電工程投運，山東接受外送電力的能力由350萬千瓦提升至750萬千瓦。據(jù)統(tǒng)計，山東因此每年可節(jié)約原煤1120萬噸。由此全省減少二氧化硫排放5.7萬噸，二氧化硫排放量降低1.1個百分點，大大促進了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)。

  僅今年第一季度，山東電網(wǎng)就接納省外來電91.3億千瓦時，同比增長176%。

  [分析] 發(fā)電廠發(fā)出的交流電經(jīng)換流閥變成直流電，然后通過直流輸電線路送至受電端再變成交流電，注入受端交流電網(wǎng)。對于遠距離輸電，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。其中，輕型高壓直流輸電系統(tǒng)采用可開斷的器件組成換流器，使中等規(guī)模的直流輸電工程在較短輸送距離上也具有競爭力。

  此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，還可用于向海上石油平臺、海島等孤立、小型系統(tǒng)供電，未來還可用于城市配電系統(tǒng)，接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。輕型高壓直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清潔能源上網(wǎng)的穩(wěn)定性問題。

  [設(shè)備] 直流輸電最核心的技術(shù)集中于換流站設(shè)備，換流站實現(xiàn)了直流輸電工程中直流和交流相互轉(zhuǎn)換。交流場采用與交流變電站相同的設(shè)備，直流場則采用以下特有設(shè)備：換流閥、控制保護系統(tǒng)、換流變壓器等。換流閥是換流站的核心設(shè)備，其主要功能是交直流轉(zhuǎn)換。

  近10年來，可關(guān)斷的晶閘管(GTO)、絕緣門極雙極性三極管(IGBT)等大功率電子器件的開斷能力不斷提高，新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應(yīng)用，將進一步完善新一代直流輸電性能，大幅度簡化設(shè)備，減少換流站占地，降低造價。

  利器三：柔性交流輸電

  [案例] 2009年年初投運的500千伏伊馮可控串聯(lián)電容補償裝置，創(chuàng)造了4個世界第一：可控串補度最高、可控容量最大、額定提升系數(shù)最大、閥額定電壓最高。它標志著我國自主研發(fā)的可控串補技術(shù)后來居上，達到世界領(lǐng)先水平。500千伏伊馮可控串聯(lián)電容補償裝置投運后，該線路每年因輸電能力提高而新增產(chǎn)值4.4億元。

  以國產(chǎn)可控串聯(lián)補償晶閘管的電子觸發(fā)系統(tǒng)為核心，自主創(chuàng)新的可控串補技術(shù)，把我國的電力電子行業(yè)引領(lǐng)到國際先進水平。而可控串補裝置國產(chǎn)化，不僅使國外廠商的報價下降近一半，也增大了國內(nèi)市場份額。

  [分析] 柔性交流輸電技術(shù)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。柔性交流輸電技術(shù)是新能源、清潔能源大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，通過對電力系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，達到大幅降低輸電損耗、提高輸電線路輸送能力和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平的目的。

  無功補償技術(shù)旨在調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的無功功率，降低線路和變壓器因輸送無功造成的電能損耗。預(yù)計“十二五”期間，無功補償總需求達111億元，年均22.2億元。其中，并聯(lián)無功補償市場容量在51億元，可控串補配合500千伏以上線路建設(shè)，需求在60億元。

  [設(shè)備] 目前已成功應(yīng)用或正在開發(fā)研究的裝置有十幾種，如靜止無功補償器、超導(dǎo)蓄能器、可控串聯(lián)電容補償器等。國內(nèi)自主成套設(shè)計和制造的靜止無功補償器、靜止調(diào)相器和可控串聯(lián)電容補償裝置已掛網(wǎng)運行。靜止無功補償器用以晶閘管為基本元件的固態(tài)開關(guān)替代電氣開關(guān)，實現(xiàn)了快速、頻繁地控制電力設(shè)備。

  利器四：諧波治理

  [案例] 開化縣是浙江省硅產(chǎn)業(yè)基地。近年來，該縣硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。但隨著客戶各類整流和變頻設(shè)備的廣泛應(yīng)用，開化電網(wǎng)諧波問題日趨嚴重，影響了供電質(zhì)量。今年4月初，開化縣供電局“錢江源”電力服務(wù)隊分批次走訪全縣諧波源客戶，為其安裝電能質(zhì)量在線監(jiān)測表，檢測諧波治理裝置并分析二次諧波，商討開化電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測方案。

  諧波治理有效降低了各生產(chǎn)企業(yè)的成本，提高了客戶的產(chǎn)品質(zhì)量，使開化電網(wǎng)的電能質(zhì)量管理工作得以提高。截至目前，全縣29家諧波源客戶諧波治理工作已完成，并進行了測試與評估工作。

[分析] 隨著節(jié)能降耗，新能源和智能電網(wǎng)的大規(guī)模快速應(yīng)用，電網(wǎng)用戶日趨增多，用電設(shè)備日趨復(fù)雜。大量節(jié)能燈、變頻器的使用，風能、太陽能并網(wǎng)發(fā)電等分布式電源的增加，電動汽車充電站的發(fā)展等，造成公用電網(wǎng)中的諧波問題日趨嚴重，治理諧波刻不容緩。

  諧波源自一種整數(shù)倍于工頻50赫茲的高頻電流，大量的諧波電流會引起電網(wǎng)中的電壓畸變，嚴重危害電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。同時，大量的諧波在電網(wǎng)中積累疊加導(dǎo)致線路損耗增加，浪費電能。2011～2015年，諧波治理設(shè)備市場年容量可達200億~250億元，市場空間巨大。

  [設(shè)備] 目前常用的諧波治理裝置有兩種：無源濾波裝置和有源濾波裝置。無源濾波裝置的主要結(jié)構(gòu)是把電抗器與電容器串聯(lián)起來，再并聯(lián)于系統(tǒng)中。10千伏以下電力系統(tǒng)大多數(shù)采用無源濾波方式。一般而言，無源濾波裝置的成本低，但濾波效果一般。從發(fā)展前景看，由于成本較低，市場的前景可觀。有源諧波濾除裝置是在無源濾波的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的濾波效果好，在其額定的無功功率范圍內(nèi)，濾波效果可達到百分之百。但成本極高，如果成本能有所下降，將大大有利于有源濾波產(chǎn)品的推廣。