柔性电网柔性变电站的发展

　　在电应用层面，功率半导体器件主要应用于直流输电、灵活交换输电(FACTS)、新能源发电等领域，为电技术的发展和进步起到了巨大的推动作用。随着直流输电/柔性直流、灵活交换输电、分布式电源等技术的应用，电将具有一些柔性。电力电子技术的发展，尤其是功率半导体器件的快速发展，将使功率半导体器件在电发电、输电、变电和用电各方面得到更加广泛的应用，整个电朝电力电子化方向加速发展，终究从根本上改变电的形态和物理性质。

　　柔性电

　　从物理特性上讲，传统的刚性电将变为柔性电，刚性电和柔性电的不同体现在，发电中，刚性电采取水轮机、汽轮机、柴油机，而柔性电使用光伏加换流器、风力加换流器、燃料电池加换流器；

　　输电中刚性电采用不可控交流，而柔性电采用灵活交流输电、直流输电、柔性直流、直流电；变电中刚性电采取油浸式变压器、干式变压器，真空断路器、SF6断路器，电容器、电抗器、调相机，无源滤波器，而柔性电采取电力电子变压器，直流断路器、固态开关，STATCOM、SVC、CSR、SSSC、TCSC，有源电力滤波器、统一电能质量调节器；

　　刚性电可用于白炽灯、电动机等电阻性、电感性负载，柔性电可用在数据中心、电气化铁路、变频调速、智能家用电器、电动汽车充电、数码设备、变频空调、无刷直流电机。

　　从材料特性上讲，过去的铜铁电将变为半导体电。可见，功率半导体器件对电发展的影响是根本性的、颠覆性的，不但带来电力电子装置的升级换代，而且对电的柔性化发展必不可少。毫无疑问，整个电向半导体化发展过程中对功率半导体器件需求是巨大的，市场容量非常广阔。

　　为满足FACTS和HVDC对大功率的要求，器件的电压电流参数需要进一步提升，至少需要研制出4500V/ 000A和4500V/5000A的IGBT。在器件技术方面，IGBT和FRD仍有较大优化空间和潜力，针对运用的定制化设计是一个重要的发展趋势，如低通态压降IGBT、高短路关断能力IGBT等。

　　柔性电对功率半导体器件的特性有其个性化要求，如希望器件采取压接型，以获得大容量和好的散热性能；低通态压降，以提高装置整体效率；失效时短路，以使相应电路保持通路；高可靠性，以确保电的可靠运行；高短路电流耐受能力和开断能力，以承受数十千安的故障电流并能可靠关断。

　　柔性变电站

　　柔性变电站由电力电子变压器、固态断路器、母联柔性控制器等电力电子装置构成，可提高电潮流调控能力，能实现多种新能源柔性接入、储能装备直接接入、直流负荷直供和多个柔性变电站之间互联，可作为交直流电的关键，在实现交直流电混联及交直流负荷混供的同时，可快速切除故障与自愈。

　　柔性变电站对功率器件的个性化需求包括：应是高电压、大功率，以减少换流器模块数量，简化拓扑结构，降低控制复杂度，减少占地、体积和重量；应是高可靠性的，以确保电可靠运行；应是低通态压降、开关消耗小的，以下降消耗，减少散热要求；应是高开关频率的，以减少体积和可听噪声污染；应是高结温的，以提高可靠性，减少散热要求。