固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高对构成材料及其加工有特殊要求为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质在氧化锆中加入YO生成钇稳定氧化锆为了降低工作温度应尽可能减少电解质薄膜厚度通常采用熔射法烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜实用的电解质膜的厚度为～ mm比较先进的已达到 mm这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外必须具有高度的气体致密性否则将丧失燃料电池的性能燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷镍还用作燃料重整的催化剂空气极在运行中处在高温氧化中难以使用一般金属铂的稳定性好但费用昂贵需要寻找替代材料可用电子导电陶瓷为了降低工作温度另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质工作温度倘若能降低到 ℃以下SOFC的造价就可以大幅度降低    　　  大功率电力电子技术的应用硅片引起的第二次革命    　　  大功率电力电子器件的重大进展    　　 电力电子学（Power Electronics）的应用已经有多年的历史    　　电力电子学器件用于电力拖动变频调速大功率换流已经是比较成熟的技术大功率电子器件（High Power Electronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革通常称为硅片引起的第二次革命近多年来可控整流器(SCR)可关断的晶闸管(GTO)MOS控制的晶闸管(MCT)绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率高压开关器件的开断能力不断提高目前已经生产出 kA kV的GTO单个元件的开断功率可达到 MW左右这无疑是一个巨大的进步    　　近年来大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）定质电力技术（Custom Power）以及新一代直流输电技术则是近年的事新的大功率电力电子器件的研究开发和应用将成为下世纪的电力研究前沿      　　FACTS技术的出现和应用的背景是（）发展电力市场的需要原作为公用事业之一的电力面临着放松管制（Deregulation）的改革一些国家颁布法令规定用户可以发电并售电给电网允许电力用户可自由选择供电者允许实行趸售托送（Wholesale Wheeling）某些地区甚至允许实行电力零售托送发电厂和电力用户可以根据协议通过电网售受电力电网作为电力市场的物质载体即发电厂和电力用户间电力输送和分配的通道需要满足对电力潮流灵活调节控制的要求而常规的交流输电系统却很难适应这一变化    　　（）发展互联电网的需要在发达国家已形成了紧密相连多电压等级的复杂互联电网由于电路定则使然电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流分布与这些线路的设计输送能力相差甚远一部分线路已过载或接近稳定极限而另一部分线路却被迫在远低于线路额定输送容量下运行这就提出了灵活调节线路潮流突破瓶颈限制增加输送能力以充分利用现有电网资源的要求发达国家由于环保的严格限制新建输电线路十分困难使得这一要求更为迫切   　　传统的调节电力潮流的措施如机械控制的移相器带负荷调变压器抽头开关投切电容和电感固定串联补偿装置等只能实现部分稳态潮流的调节功能而且由于机械开关动作时间长响应慢无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流阻尼系统振荡的要求因此电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用近年来灵活交流输电技术已经在美国日本瑞典巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用    　　尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用并证明了它在提高线路输送能力阻尼系统振荡快速调节系统无功提高系统稳定等方面的优越性能但其推广应用的进展步伐比预期的要慢主要原因有工程造价比常规的解决方案高因此只有在常规技术无法解决的情况下用户才会求助于FACTS技术FACTS技术还需要进一步完善目前FACTS技术的应用还局限于个别工程如果大规模应用FACTS装置还要解决一些全局性的技术问题例如多个FACTS装置控制系统的协调配合问题FACTS装置与已有的常规控制继电保护的衔接问题FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等也有专家认为FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度只有相当成熟的技术才会大规模应用    　　随着电力电子器件的性能提高和造价降低以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力国际大电网会议展开了有关STATCOM与SVC性能价格比的讨论不少专家认为由于STATCOM不需要采用大量的电容器就可以实现无功的快速调节而电容器的价格多年比较稳定不大可能大幅度下降相反电力电子器件的价格会不断降低故预计STATCOM会比SVC（静止无功补偿器）更有竞争力若将超导储能装置与STATCOM配合可以实现系统有功功率的快速调节这是以往任何的常规设备不能胜任的    　　 FACTS技术也在不断改进一些新的FACTS装置被开发出来例如可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator）它由多个同步电压源逆变器构成可以同时控制条以上线路潮流（有功无功）电压阻抗和相角并能实现线路之间功率转换可转换静止补偿器具有下列功能（）静止同步补偿器的并联无功补偿功能（）静止同步串联补偿器的功能（）综合潮流控制器功能（）控制条线路以上潮流的线间潮流控制（IPFC）功能CSC被认为是第代灵活交流输电装置    　　电力电子器件的发展趋势是一方面研制经济性能好的器件以便降低设备造价另一方面研制开断功率更大的高性能器件近国外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）为基片的电力电子器件基片的耐压和热容量可大幅度提高而元件的损耗却大大降低从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器（油断路器六氟化硫断路器真空开关等）已成为现实的可能如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代则电力系统完全的灵活调节控制便将成为现实    　　 定质电力技术    　　定质电力（Custom Power）技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制为用户提供用户特定要求的电力供应的技术    　　现代工业的发展对提高供电的可靠性改善电能质量提出了越来越高的要求在现代企业中由于变频调速驱动器机器人自动生产线精密的加工工具可编程控制器计算机信息系统的日益广泛使用对电能质量的控制提出了日益严格的要求这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降产生重大损失    　　重要用户为保证优质的不间断供电往往自己采取措施如安装不间断电源(UPS)但是这并不是经济合理的解决办法根本的出路在于供电部门能根据用户的需要提供可靠和优质的电能供应因而便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础的定质电力技术（Custom Power Technology）      　　 新型直流输电技术    　　直流输电已是成熟技术造价较高是其与交流送电竞争的不利因素新一代的直流输电是指进一步改善性能大幅度简化设备减少换流站的占地降低造价的技术直流输电性能创新的典型例子是轻型直流输电系统（Light HVDC）它采用GTOIGBT等可关断的器件组成换流器省去了换流变压器整个换流站可以搬迁可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力从而使中等容量的输电在较短的输送距离也能与交流输电竞争此外可关断的器件组成换流器由于采用可关断的电力电子器件可以免除换相失败之虞对受端系统的容量没有要求故可用于向孤立小系统（海上石油平台海岛）的供电今后还可用于城市配电系统并用于接入燃料电池光伏发电等分布式电源    　　 同步开断技术    　　同步开断(Synchronized Switching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压这样由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少目前高压开关都是属于机械开关开断的时间长分散性大难以实现准确的定相开断目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化对开断时刻的提前量进行修正即便采取了这种代价昂贵的措施由于机械开关特性决定还不能做到准确的定相开断设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平以防同步开断失败造成设备损毁因此同步开断的优势没有发挥出来    　　实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关美国西屋公司已制造出 kVA由GTO元件组成的固态开关安装在新泽西州的变电站中使用GTO开断时间可缩短到/ ms这是一般机械开关无法比拟的现在由固态开关构成的电容器组的配电系统软开关已问世    　　 未来全可控的电力系统    　　现在的电力系统由于还依赖高压机械开关（油断路器六氟化硫断路器真空开关等）实现线路设备负荷的投切尚不能做到完全可控这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程电网控制目前只能做到部分控制本质上仍然是一个调度员的决策支持系统如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实    　　 状态维修技术    　　状态维修技术（Condition Based Maintenance）可以包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）    　　应用背景    　　这项技术初是应用于航空航天系统后来移植应用于核电站的维修近年已成功地用于发电厂设备的维修并正在用于输变电设备的检修    　　电力系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高维修管理的重要性日益显现出来维修费用占电力成本的比例也不断提高一座现代化核电站的运行维修费用已超过燃料费用如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用便成为电力部门或负责设备维修的公司面临的重要课题    　　近年来由于电力体制的改革电力设备的维修也开始进入市场过去电力部门负责设备维修的局面已被打破电力设备制造部门也开始介入维修这一领域由于设备制造商对设备的设计和薄弱环节了如指掌加上备品备件来源有保证往往在承接维修合同的竞争中处于有利地位    　　电力部门对于设备的运行状况十分熟悉对系统中可能出现的各种电气热机械应力和气象影响因素十分了解承担维修任务也具有优势竞争促进了技术的发展过去电力设备维修常用的定时检修（Timebased Maintenance）和以定时检修为基础根据经验决定延长或缩短维修周期的做法已不能满足需要需要发展新技术