从半导体科学看智能电网解决方案

       传统的机械式控制手段，响应速度慢、不能频繁动作、控制功能离散，而大功率电力电子器件作为智能电网的核心部件具有更强、更快、更有效的功能特点。这种大功率电力电子技术包括高压直流输电（High Voltage Direct Current, HVDC）、柔性交流输电系统（Flexible Alternating Current Transmission System, FACTS）、定制电力（Custom Power, CP）和基于电压源变换（Voltage Sourced Converter）的柔性直流输电(VSC-HVDC)。功率器件的运用着重于它的容量（大电流，大电压）、开关频率、通态损耗、串并联使用性等，例如功率MOSFET、IGBT、GTO等。第三代宽禁带半导体材料SiC、GaN使得电力电子器件迈上了新的台阶，人们越来越重视相关的技术问题。

　　B：电力线通信技术（PLC）：

　　PLC模块框图

　　传统的上网方式就不再赘述了，如今，我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是PLC！ PLC的英文全称是Power Line Communication，即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入，来浏览网页﹑拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据﹑语音﹑视频，以及电力于一体的"四网合一"！ PLC利用现有电力线基础设施，为在许多工业应用引进智能监控和控制提供了经济高效的方法。它让 PLC 成为用于智能电网应用（如智能抄表、照明控制、太阳能、插入式电动车以及家庭和楼宇中的供暖、空调和安全系统）的首选技术之一。问题是电力线本身噪声很大，开发高效PLC实施也会遇到诸如数据可靠性等的困难。

　　C：新能源并轨：

       当今社会，能源紧缺是各个国家遇到的共同问题，可再生能源和替代能源的利用与转化受到大家的青睐。通过评估太阳能到电能的转换以及适应未来需求的新型半导体材料，从而提高电力密度以及电压和效率等级的可行性。

　　能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。连接至电网的光电 (PV) 安装通常采用串联至串逆变器的模块阵列。利用专用于每个模块的 DC-DC 转换器补充传统串逆变器，使单个模块可收集更多能量的新兴系统架构。

　    D：电网基础设施：

　　保护继电器在从发电到输配电等电网基础设施的各个环节上很常见，它们能够让运营商在不同的点监视和控制电网，两大主要功能是测量和保护。在现代保护继电器中，通信也是解决方案的必要组成部分，能够让运营商远程监视和运行电网基础设施。保护继电器输入通常是来自线路传感器的电流和电压，以及来自电网网络中其他相关设备的任何通信。输出包括向断路器发送的信号（打开或关闭）以及与电网网络的通信。当保护继电器检测到故障时，它会命令断路器将经检测发生故障的线路置为开路，从而为保护继电器下游线路的一切提供保护。在测量精度以及响应速度上，需要工程师做更多的技术支持。

　　E：电表与监测：

　　配电自动化和用户信息采集，一直以来是电力系统发展最薄弱的环节，也是电网实现智能化的关键。配电自动化包括各种采集控制终端采集信息的上传和主站控制命令的下达；用户信息采集包括用户用电信息的上传以及采集指令的下达。这些终端包括数据集中器、智能电子式电表、电能质量检测仪、水表、热量表等。