FACTS 技術(shù)概述

FACTS 技術(shù)是指以電力電子設(shè)備為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對原有交流輸電系統(tǒng)參數(shù)及
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的快速靈活控制，從而達(dá)到大幅提高線路的輸送能力和增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的目的。隨著電力電子器件的發(fā)展，F(xiàn)ACTS 技術(shù)已從原有的基于半控器件的靜止無功補(bǔ)償器(static var compen-sator，SVC)、可控串補(bǔ)(thyristor controlled series compensator，TCSC)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的基于可關(guān)斷器件的靜止同步補(bǔ)償器(static synchronous compensator， STATCOM)、統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)等技術(shù)。

我國能源的資源與需求呈逆向分布，客觀上需要實(shí)現(xiàn)能源的大范圍轉(zhuǎn)移，這就需要大幅提高線路
的輸送能力；同時(shí)需要解決由此而帶來的潮流調(diào)控、系統(tǒng)振蕩、電壓不穩(wěn)定等問題。而FACTS 技術(shù)以其快速的控制調(diào)節(jié)能力及其與現(xiàn)有系統(tǒng)良好的兼容能力，為其在我國的研究和應(yīng)用提供了廣闊的空間。

SVC 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用

SVC 是一種典型的靈活交流輸電裝置，其主要作用如下：調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，保持電壓穩(wěn)定；控制無
功潮流，增加輸送能力；為直流換流器提供無功功率；提高系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性；加強(qiáng)對系統(tǒng)低
頻振蕩的阻尼。它是解決我國電網(wǎng)輸電瓶頸的一個(gè)重要技術(shù)手段。

我國20 世紀(jì)80 年代從國外引進(jìn)了6 套SVC 裝備電網(wǎng)，2004 年在國家電網(wǎng)公司主持下，由中國電力科學(xué)研究院自主研發(fā)的遼寧鞍山紅一變100 Mvar SVC 示范工程順利投運(yùn)，標(biāo)志著我國完全掌握了SVC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)。隨后，川渝電網(wǎng)3 套SVC 裝置的順利投運(yùn)標(biāo)志著SVC 在我國電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用。

SVC 具有無功補(bǔ)償和潮流優(yōu)化功能，能夠提高電網(wǎng)的輸電能力和電能輸送效率、改善電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，并且適用于各等級電網(wǎng)。SVC 為我國電網(wǎng)向著堅(jiān)強(qiáng)、安全、智能化發(fā)展發(fā)揮了重要作用。截至2009 年，我國電網(wǎng)總計(jì)投運(yùn)近20 套SVC，單套最大容量達(dá)180 Mvar，發(fā)揮了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，僅紅一變SVC 一項(xiàng)就年節(jié)約電能25.976 GW•h，年增收節(jié)支總和達(dá)1149 千萬元。

TCSC 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用

可控串補(bǔ)技術(shù)是在常規(guī)串補(bǔ)技術(shù)發(fā)展起來的一種靈活交流輸電技術(shù)，主要由晶閘管閥、金屬氧化物限壓器(metal oxide varistor，MOV)、電容器組和阻尼器構(gòu)成。它不僅可以提高現(xiàn)有線路的輸送能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，還可以有效阻尼系統(tǒng)低頻振蕩、抑制次同步諧振、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式和降低輸
電損耗。

我國自20 世紀(jì)90 年代開始系統(tǒng)地研究可控串補(bǔ)技術(shù)，并于2004 年底建成投運(yùn)我國第一個(gè)國產(chǎn)化TCSC工程——甘肅碧成220 kV可控串補(bǔ)工程，使我國成為世界上第4 個(gè)完全掌握可控串補(bǔ)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的國家，2007 年10 月伊馮500 kV 可控串補(bǔ)投運(yùn)，這是目前世界上容量最大、額定電壓最高的可控串補(bǔ)裝置。

以可控串補(bǔ)技術(shù)為代表的靈活交流輸電技術(shù)，代表世界先進(jìn)輸電技術(shù)的發(fā)展方向，它利用先進(jìn)電力電子技術(shù)提高電網(wǎng)輸電能力、提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，適用于超/特高壓各等級電網(wǎng)，有力推動(dòng)了我國交流輸電技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)升級。截至2008 年底，我國自主研發(fā)的串補(bǔ)裝置已在國內(nèi)外25 條輸電線路上應(yīng)用33 套，總?cè)萘恳殉^10.870 Gvar，因采用該技術(shù)節(jié)省投資約40 億元、節(jié)省線路走廊3 200 km。

其他FACTS 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了一些新問題，如系統(tǒng)短路電流超標(biāo)、超/特高壓線路容性充電功率較高等，同時(shí)基于全控型器件FACTS 裝置的進(jìn)步，客觀促進(jìn)了FACTS 技術(shù)在我國的進(jìn)一步應(yīng)用。2006 年，我國第一套50 Mvar 鏈?zhǔn)絊TATCOM在上海投運(yùn)。我國自主研發(fā)的首套500 kV 分級可控并聯(lián)電抗器(stepped control shunt reactor，SCSR)和首套500 kV 磁控并聯(lián)電抗器(magnetically control shunt reactor，MCSR)分別于2006 年9 月在山西忻都開關(guān)站、2007 年9 月在湖北江陵換流站投運(yùn)成功。故障電流限制器現(xiàn)在也已完成樣機(jī)研制工作。

FACTS 技術(shù)的發(fā)展方向

隨著特高壓戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的實(shí)施和推進(jìn)，必然會(huì)有更多的FACTS 設(shè)備投入運(yùn)行，未來5 年我國FACTS 發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方向：1）750 kV/1 000 kV 可控串補(bǔ)技術(shù)的研究和應(yīng)用；2）750 kV/1 000 kV 可控高抗技術(shù)的研究和應(yīng)用；3）靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(static synchronous series compensator，SSSC)關(guān)鍵技術(shù)研究；4）UPFC 關(guān)鍵技術(shù)研究； 5 ） 基于廣域測量系統(tǒng)(wide area measurement system，WAMS)的多FACTS 協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究。