摘要：当前，电力电子技术作为节能、节材、自动化、智能化、机电一体化的基础，渗透到现代电力系统的各个环节，有着巨大的生命力。可再生新能源发电、大电网技术、节电领域是电力电子技术应用与未来发展的重点领域。分析和认识现代电力电子技术的发展及其应用对进一步应用和研究电力电子技术具有十分重要的指导意义。

当前，从世界电力工业的发展形势来看，电力的发展正面临着来自环境保护的挑战。历史上每一次变革都会酝酿一次新的技术突破，催生新的产业和新的技术革命。在中国科学院提出的2050年科技发展路线图中，同电力发展紧密相关的煤的洁净和高附加值利用技术、电网安全稳定技术、可再生能源规模发电技术、新型核电和核废料技术等占有十分重要的地位。进入21世纪以来，作为推进现代先进制造技术关键的电力电子技术发展方兴未艾，正在成为完成工业化，推广信息化的重大举措。

1、电力电子技术与电力系统发展

(1)电力电子技术又称能源技术，具有微电子科学共同的特征，存在很强的创新性和快速变化的特点。它是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，是一门多学科相互渗透的综合性学科。世界资源的枯竭、环境的恶化，使能源的开发、节约利用和可持续发展成为21世纪全球经济、社会发展的重大战略。电能是最清洁、最便捷、最优质的能源，电能的充分利用，推动生态文明的快速发展，人类社会也因此进入工业化和信息化的时代。电力电子技术生诞生和发展，引起电能利用的革命性变化，大大改变人们利用电能的传统观念。电能的质量已经引起深度的关注，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例也被作为衡量用电水平的重要指标。有人统计，这个指标目前在全球范围内已经过到40%。未来几年预计可达到80%。

(2)电力电子技术能优化功率变换，达到高效、节能、节材，是自动化、智能化、机电一体化领域重要的技术支撑。随着电力电子技术不断创新，电力电子器件制造工艺有了很大的提高，从而引起世界工业自动化控制和机电一体化的激烈竞争。

(3)发电站、电力网与用电设备组合成供用电联合体，称之为电力系统。电力电子技术作为一种强电电子技术，通过弱电控制同强电的融合，已经渗到电力系统的各个环节，给电力系统现代化发展，带来了巨大的生命力。改革开放以来，我国电力工业取得快速发展，初步形成以煤炭为主体，电力为中心，石油、天然气和可再生能源全面发展的能源格局。我国电力装机容量达到6.22亿kW，发电量达到2.87亿kWh，均列世界第二位，成为电力生产和使用大国。当前电力发展存在一些明显的制约因素。一是用电水平还比较低，人年平均用电量仅为世界平均水平的1/6，经济、社会对电力发展仍然存在巨大的需求;二是资源约束突出，能源利用效率偏低，能源结构不合理，受客观条件限制，电力结构和分布，还达不到优化布局。要实现电力科学发展，必须在更大范围内进行电力资源的调整、配置，以建立全国统一的电力系统。根据我国国情，电力发展的目标和指导方针必须遵循“大机组、大电厂、超高压、自动化、信息化”;水力发电、火力发电、核能发电、新能源发电全面发展;西电东输、南北互供、全国联网、超高压网架、同步电网结构的现代化电力系统建设方向，而依靠电力科学技术的进步是一个重要的战略重点，尤其要加快电力电子技术同热能动力技术、电力技术，无线电技术、电子技术、自动控制技术等学科的相互渗透、相互融合、相互补充、深化发展，共同构建电力系统发展的技术支撑体系。

2、电力电子技术促进电力系统发展的几个重点领域

2.1电力电子技术广泛应用新能源发电

可再生能源是清洁的、能不断产生、持续利用的能源。为应对不可再生能源的枯竭和环境生态危机，发达国家制定并实施一系列宏大的可再生能源计划和工程，取得快速的发展。美国和欧盟国家2008年新增可再生能源电力已经超过新增的传统能源电力，全球可再生能源电力(含水电)达到11.4亿kWh，在世界电力结构中起到关键的作用。同发达国家相比，我国可再生能源的增长速度滞后，已经成为电力结构调整的突出问题。可再生能源和新能源发电是新能源应用的一个主要方式，电力电子技术在新能源发电中发挥着关键技术作用。

(1)水力发电。我国是水能资源丰富的国家，总资源量为59221.8亿kWh，占世界总水能资源的14.3%;技术可开发量为16.4%;经济可开发量为17.2%(见表1)。大力发展水力发电是发挥资源优势，改善生态环境的当务之急。预测我国水力发电2010年达到1.8亿kWh;2020年达到3亿kWh。水能发电由于丰水期和枯水期水头变化，发电机组的最佳速度也会随之变化。为了解决水头变化的影响，发电运行时，需要将传统的直流励磁改成超低频可变频交流励磁，用励磁频率的变化弥补发电机转子转速的非稳定变化，以保持当估水期水头下降时，水力发电机能持续发电。

表1 中国水能资源储量及结构