摘要

随着电力系统对一次设备可控性和灵活性要求的提高以及电力电子技术的快速发展，电力电子设备在电力系统中的诸多领域应用不断加强。文中将电力系统中基于电力电子技术的一次设备归纳统称为“柔性一次设备”，并以此角度评述了柔性交流输电、柔性直流输电、可再生能源发电、电力储能以及主动配电系统与微电网等领域中的柔性一次设备的国内外最新研究进展和工程应用情况，分析了其共性关键技术，并对其未来技术发展进行展望。

引言

随着传统化石能源短缺以及全球气候变化问题的不断加深，能源结构转型越来越受到人们的重视。清洁的可再生能源主要是通过转化为电能才能被利用，而可再生能源发电与传统化石能源发电存在着明显不同的技术特点，这对现代电网提出了更高的要求。另一方面，分布式电源与储能装置的大量接入以及主动配电系统、微电网技术的不断进步，也使得现代电力系统朝着更智能、更灵活的方向不断发展。

在此背景下，大量新型电力电子设备被应用在电力系统中，使电力系统的可控性和灵活性更强。本文将这类基于电力电子技术的电力系统新型一次设备归纳统称为“柔性一次设备”。柔性一次设备的主要应用领域包括柔性交流输电、柔性直流输电、可再生能源发电与电力储能以及主动配电系统与微电网四个方面。柔性一次设备在现代电网中的应用有效提升了电能的转换和传输效率，增强了电力系统的调控能力与灵活性，大大提高了电网对可再生能源的消纳能力，同时能更好地满足用户对于电能质量的要求。其作为现代电网的关键支撑技术，近年来迅速成为研究热点并得到国内外研究人员广泛关注。不同电路拓扑纷纷涌现，新的控制策略与变流技术层出不穷，大量装置投入工程建设与运行。但与现代电力系统的发展要求相比，现有的柔性一次设备在建模与控制、仿真、可靠性等诸方面仍然存在着一系列的挑战，设备的稳定性、经济性以及灵活性等方面仍有较大的优化空间。

本文介绍了柔性一次设备及其关键技术在柔性交流输电、柔性直流输电、可再生能源发电、电力储能和主动配电系统与微电网等领域的研究进展和工程应用情况，并分析了其共性关键技术与发展趋势。希望能够为促进柔性一次设备的发展与应用起到抛砖引玉的作用。

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主要作者及团队介绍

徐殿国，博士，哈尔滨工业大学副校长，电气工程系教授，博士生导师，IEEE Fellow。长期从事新能源高效率电力电子变换器和电机驱动控制领域的研究工作。承担和完成多项国家科技重大专项、国家863计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点和面上项目等科研课题。发表论文600余篇，其中SCI检索120余篇，（含IEEE Transactions文章80余篇），参编专著4部。获国家科技进步三等奖1项，国家级教学成果二等奖1项，获全国优秀科技图书二等奖1项。担任国务院学位委员会电工学科评议组成员、国家自然科学基金委电工学科评审专家、国家863计划先进能源技术领域新型电力电子关键技术主题专家、国家科技创新2030智能电网重大项目规划专家组专家、国家科技奖励评审专家。

李彬彬，博士，哈尔滨工业大学电气工程系副教授。研究方向为模块化电力电子技术与柔性直流输电技术。入选中国科协青年人才托举工程，担任《电力系统保护与控制》青年专家学术委员会委员、中国科协第333次青年科学家论坛执行主席。发表学术论文30余篇，其中IEEE Transactions文章10余篇，授权发明专利7项，主持及参与科研项目7项。

哈尔滨工业大学电力电子与电力传动研究所（Institute of Power Electronics and Electrical Drives，PEED）团队包括教授8人，副教授4人，讲师3人。目前致力于交流变频调速技术、交流伺服系统技术、照明电子技术、电能质量控制技术、可再生能源功率变换技术、柔性直流输电技术领域的研究工作。团队研究成果曾获省部级以上科技奖励9项。近5年团队发表或录用SCI论文100余篇，其中70余篇发表在IEEE Transactions上。