6.1中国电力系统现有技术水平
截至2008年，全国发电设备容量达到79253万千瓦，其中水电17152万千瓦，约占总容量的21.64%；火电60132万千瓦，约占总容量的75.87%；风电并网总容量894万千瓦。全国全口径发电量34334亿千瓦时，其中，水电5633亿千瓦时，约占全部发电量的16.41%；火电27793亿千瓦时，约占全部发电量的80.95%；核电684亿千瓦时，约占全部发电量的1.99%；风电128亿千瓦时。全国电网220千伏及以上输电线路回路长度36.48万千米，220千伏及以上变电设备容量138714万千伏安。
在“十一五”期间，我国电力工业与国民经济同步，仍保持了较快的发展速度。但我国电力系统中所存在的一些问题必须引起我们的足够重视。
(1)电源结构不合理，小机组比重过大，火电机组比例居高不下，不利于行业的节能降耗和可持续发展；可再生能源和核电的比重过低。
(2)我国电力系统的发展面临着大容量、远距离输电和大电网互联的问题。
(3)市场化的电价机制还没有建立，不利于市场化价格信息的传导。
面对当今世界和我国电力系统发展的巨大挑战，以电子信息技术、电力电子技术、先进控制理论及技术为核心的电力系统新技术将在未来的电力系统发挥着极其重要的作用。目前，我国已经逐渐开展了相关技术的研究，并且部分应用在了电网的实践之中。本节将对当前我国电力系统中一些热点技术的现状做一个简要的介绍，这些技术将支撑我国智能电网的发展。
6.1.1大容量交/直流输电技术
电能从生产到消费一般要经过发电、输电、配电和用电四个环节。输电是指将发电厂发出的电力输送到消费电能地区，实现电网互联。输电电压一般分为高压、超高压和特高压。特高压输电包括特高压交流输电和特高压直流输电两种形式。国际上高压通常指35~220kV的电压；超高压通常指330kV及以上、1000kV以下的电压；特高压指1000kV及以上的电压。高压直流通常是指±600kV及以下的直流输电电压，±600kV以上的电压称为特高压直流。
中国在1952年以自己的技术建设了第1回110kV输电线路，1954年建成了第1回220kV线路(丰满-李石寨)，1972年建成了刘家峡-关中330kV线路，1981年建成姚孟-武昌500kV输电线路。
中国从1986年开始立项研究交流特高压输电技术，中国电力科学研究院、武汉高压研究所和有关高等院校开展了特高压输电基础研究。目前已在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完全具备进行各项特高压试验的条件和能力。
按照自主创新、标准统一、规模适中、安全可靠的建设原则，通过优选，国家电网公司晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程已于2008年建成投运。
高压直流输电技术兴起于20世纪50年代，经过半个世纪的发展，已经成为成熟的输电技术。中国直流输电技术在20世纪80年代得到发展，建成了中国自行研制的舟山直流输电工程(±100kV，100MW，55km)和代表当时世界先进水平的葛洲坝-上海(简称葛上)±500kV直流输电工程。从1987-2005年，中国已有7项直流输电工程投入运行。
截至2008年，我国特高压直流输电工程建设不断取得突破。作为“引领世界直流输电技术发展的创新工程”和“中国特高压直流输电设备自主化的重要依托工程”，四川向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程进展顺利，四川锦屏-江苏苏南±800kV特高压直流输电工程通过核准，工程投产将创造十余项世界第一。
同时，我国特高压设备研制和关键技术的研究成果显着，形成了完整的全系列特高压设备技术规范和试验规范，具备了全系列特高压产品型式试验与出厂试验能力，变压器、断路器、高压电抗器等特高压交流工程关键设备全部实现了国产化。
未来，大容量交/直流输电将成为我国智能电网中先进输电运营的基础。
6.1.2大电网互联的运行控制技术
大电网互联及跨国联网的发展趋势，连锁反应稳定性破坏和大面积停电事故的教训，使人们对大电网互联运行的控制问题给予了格外关注。IEEE设立专门工作组研究互联电力系统的振荡问题。国际大电网会议7个专业研究委员会也建立工作组并专门召开研讨会，探讨建立更有效的电力系统控制保护的新策略。
2003年9月以后，三峡第一期发电工程相继投入运行。东北电网、华北电网、华中电网和川渝电网第一次互联，构成的交流系统地跨14个省、市、自治区，装机容量超过1.4亿千瓦，南北距离超过4600千米，使我国的互联电力系统成为世界上少有的超大规模同步交流系统之一。
1.互联电力系统低频振荡控制
对电网互联运行安全的最大威胁是运行稳定性的破坏。电力系统稳定按性质可分为3种类型即功角稳定、电压稳定和频率稳定。其中功角稳定又分暂态稳定和系统低频振荡两种形式。对互联电网，特别是具有长条形结构的弱互联交流电网功角稳定问题中的低频振荡问题尤为突出。电网互联后跨区低频振荡模式常表现为弱阻尼，振荡频率一般在0.1~1Hz范围内。由于低频振荡严重威胁到互联电力系统的安全稳定运行，所以对该问题的研究，包括机理、数学模型、分析方法、影响因素及控制器设计等方面备受关注。
迄今为止，电力系统稳定器(PSS)仍然是抑制低频振荡最为经济而有效的措施。1994年我国南方联营电网发生的系统振荡事故是典型的一例，事后分析表明，若在此系统中的主力机组上加装PSS，可以有效地抑制阻尼振荡，防止有严重后果的动态稳定破坏事故的发生。我国已实现的东北-华北联网和华中-川渝联网，都分别通过对数十台发电机PSS装置的配置或重新参数整定来提高互联系统的阻尼特性，有效地防止了互联系统低频振荡的发生。
2.防止大面积停电的控制和恢复策略
当今电力系统调度中心的能量管理系统(EMS)基本上是以处理稳态方式调度运行为主，其静态安全分析主要监视电网偶然事故下母线电压越限或线路、元件过负荷等状况，并给予处理和指导。而对于更严重故障下的稳定控制，则一般需通过离线分析提供可供采取的措施，通过快速的继电保护和安全自动装置实时动作实现。
全球卫星定位系统(GPS)相量测量系统提供了实时跟踪功角变化轨迹的可能性，从而可通过预测不稳定现象的演化适时决定应采取的控制措施(如解列、切机及快关等)。可以预期GPS相量测量装置与常规远方终端和监控装置相配合，使调度中心的EMS系统功能从稳态向动态转变，将使大电力系统的全局稳定和恢复控制成为可能。
近年来，在EMS系统中采用直接法在线分析监视系统暂态稳定已取得重要成果，将现有的离线分析程序加以改进，与直接法相结合，以适应在线稳定分析要求从而得到更为充分的信息，这在国内外一些电网也得到了应用。此外，为更有效地处理事故过程中的大量警报信息，须采用人工智能等科学方法，这是未来该领域的发展方向。
3.地理信息系统的应用
地理信息系统(Geographical Information System，GIS)是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地理属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个部分组成。
地理信息系统(GIS)已在我国电力部门管理信息系统中得到了较广泛的应用。但对于电力GIS的定位、功能，因为各个企业的实际情况和具体的应用目的不同，没有一家是相同的，并且由于各个厂家技术水平的强弱不同，开发水平差别也很大。目前，主要应用在以下几个方面。
配电管理系统——结合信息可视化技术，采用生动直观的方法，结合各种空间信息组织、分析和显示配电网络各项数据，实现配网信息的地图化、运行数据的可视化，促进配网管理的科学化。
用电管理系统——GIS技术是进行用电管理的一个新方法，在电子地图上完成用户的定位查询、区域查询、用户收费管理、区域统计等功能，可以方便用户管理，提高服务质量。
设备管理子系统——传统的方法是用纸质图册、表格等手段来管理设备资料。
GIS系统将电网设施图形信息和数据库信息与地理信息进行有机结合。这样，图形信息和设备数据资料中加入了地理背景信息，把供电设施和网架结构与地理位置联系起来，使管理单位准确地掌握配电网的空间分布情况，更好地完成设备运行和维护工作。
Web发布——把电网图和变电站接线图等发布到Web服务器上，用户通过标准的浏览器(如IE等)来查看电网图形、查询设备的属性。
随着全国范围城乡电网建设与改造工程的展开，我国电力GIS技术应用市场已经全面启动。目前，用于电力行业的GIS软件主要是ESR系列产品、Mapinfo系列产品、Smallworld、SICAD以及国内的Grow等。
以上这些大电网互联运行的控制技术，将被运用到我国智能电网的自动控制体系中。
6.1.3交流柔性输电(FACTS)技术
交流柔性输电(Flexible AC Transmission System，FACTS)是电力电子技术在电力系统中应用的重要方面。作为在交流输电系统中引入的可控制的一次设备，FACTS装置的应用可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。特别是可以实现电力系统动态过程中的快速平滑控制，为实现电力系统动态和稳定性控制的新策略提供实施手段。
目前，FACTS在世界上尤其是工业发达国家有了较广泛的应用。FACTS家族已获得工业应用的最重要的两种设备是SVC和STATCOM，两者都并联在电网中，起无功支撑作用。但从性能上说，STATCOM要优于SVC。日本关西电力公司与三菱电机公司共同研制并于1980年1月投运了世界上首台STATCOM样机，采用了晶闸管强制换相的电压型逆变器，容量为20Mvar。此后，STATCOM的技术又得到了进一步的改进，使用了GTO作为逆变器的元件，功率也提高了。这些技术的应用对提高当地电网的稳定性和可靠性起了不小的作用，并在一定程度上延缓了设备的更新，减少了开支。
我国在20世纪90年代中期即已开始对FACTS技术进行系统的研究，其中对500kV超高压输电线路可控串联补偿(TCSC)、静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)等的研究取得了系统性的成果。
TCSC装置的原理是在常规串补电容的基础上，并联一组晶闸管控制的可控电抗器，通过控制晶闸管的触发角改变电抗器的电抗值，从而控制整个装置的补偿容抗。在电力系统中，TCSC的主要作用有如下4个方面：控制电力系统的稳态潮流分布，减少网损；提供快速强行补偿，提高电力系统暂态稳定水平；实施动态阻尼控制，提高电力系统动态稳定水平，阻尼低频振荡；解决串联电容补偿带来的次同步谐振(SSR)问题。其中提高暂态稳定和动态稳定水平的作用对当前我国大容量、远距离输电的大电网互联具有重要意义。特别是对解决弱互联系统的低频振荡问题，TCSC有明显效果。
在国家自然科学基金和国家电网公司的支持下，中国电力科学研究院等单位结合东北电网伊敏-冯屯500kV输电线路的研究表明，系统采用25%串联补偿电容的可控串补装置，可显着提高暂态稳定水平和阻尼振荡能力。我国第一个TCSC工程已于南方电网天生桥-广东的500kV输电线上建成。2007年，500kV伊敏-冯屯可控串补工程全部竣工，这是目前世界上串补容量最大的工程。
FACTS在中国的发展从总体上说要滞后于发达国家。作为原电力部重大科技攻关项目，由河南省电力局和清华大学共同研制的20Mvar STATCOM已于2000年6月27日在洛阳成功进行了鉴定，使我国成为世界上第4个拥有大容量STATCOM的国家，成为中国FACTS研究应用领域的一个重要里程碑。
FACTS技术在中国电力系统中的应用对中国电力系统未来的发展至关重要，而且其产业化和与之相关的中国民族工业的发展也展示了诱人的前景，它将为我国智能电网中灵活控制、自愈体系的发展奠定基础。
