电力系统电力电子化带来的挑战
电力系统电力电子化的问题、挑战与机遇
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新疆哈密三塘湖电网振荡
宽 洋 录 波 数 据 from新 疆 电 科 院
120
110kV电 压 /kV
100
35kV电 压 /kV
系统电流/A
80
60
（1）实部全为负，衰减振荡包含弱阻尼振荡； （2）有实部为正的共轭复根，增幅振荡； （3）有实部为零的虚根，等幅振荡。
只能分析平衡点局部无穷小邻域的振荡特性！
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电力系统振荡到底基于何种振荡机理？
• 电力系统为强非线性系统，其振荡到底是何种机理？ 目前尚未完全清楚，多种振荡并未得到合理的解释。
传统电力系统保护已不适用
• 电力电子装置短路后模型（电压/流源？依赖控 制）差别大
• 电力电子设备保护动作时间（几十微秒级甚至 更小）比现有保护动作时间短，保护配合困难
--线路保护动作慢，保护选择性实现难度大 --采用交流、直流断路器隔离故障的模式要变化
• 现有算法提取故障特征太慢（20ms以上） • 现有保护装置的动作速度太慢-直流断路器？
多变流器并联微电网的三种振荡模式
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恒功率源的振荡分析
sLs
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id iq
Rs
Ls
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u1d u1q
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逆变器输出电流的微分方程
u1d id* u1q iq* P
-180
传递函数GUi-I1(s)波特图 传递函数GUi-I2(s)波特图 传递函数GI1-I2(s)波特图
电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施
电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施摘要：伴随着我国电力事业的不断发展以及相关技术的进步，电力电子化电力系统的发展中，所遇到的振荡问题也寻求到了有效的抑制措施。
基于此，本文针对电力电子装置引起振荡的原因分析进行分析，并且利用增加虚拟阻尼、改进控制目标、减小测量环节延时以及增加抑制振荡的电力电子装置关键词：电力电子化；电力系统；振荡问题引言：伴随着电力电子装置的应用，我国电力系统的整体质量不断提升，并且电力系统的电力电子化趋势越来越明显。
在电力电子设备应用时，会对整体的电力系统造成一定的振荡，这一现象产生已经有了较长的历史，并且直接影响到了电力系统的整体稳定。
为了保证电力电子装置以及电力系统的整体稳定，必须要能够针对电力电子装置引起振荡的原因进行分析，并保证寻求正确的抑制方法。
1.电力电子装置引起振荡的原因分析电力电子装置对于电力系统的建设以及使用具有十分重要的意义，在当前的电力半导体技术发展过程中，已经能够从单个电子开关发展到多个串并联的应用，适合在高压大电流的环境下进行应用。
电力电子装置连入到了电力系统之中以后，如果不能够安稳运行，就会产生电流的不稳定现象，电力电子装置实际应用时，由于以下的原因产生振荡，降低了整体的电力系统使用质量。
1.1振荡产生的数学机理当前较为常见的电力电子装置引发的振荡，其可以有效利用数学机理开展分析。
结合非线性动力学的理论针对电力电子装置进行分析，一般情况下非线性的系统振荡可以分为四个主要类型，分别为系统周期性振荡、准周期振荡、系统混沌解对应的非周期振荡以及平衡点附近运动轨迹对应的负/弱阻尼振荡。
在实践当中，周期性振荡的发生过程电流电压变化如图1所示。
图 1 振荡发生时母线、电压、系统电流变化示意图混沌引起的非周期性震荡则是体现在了经典的两机系统当中，其中两台发电机的电动势幅值以及相位都会出现直轴暂态电抗。
现阶段的电力振荡分析都需要能够立足于平衡点的线性化理论，同时要能够结合低频振荡以及次同步振荡进行有效的分析，在这种前提之下，能够了解到电力系统周期当中的一些规律，从而探索电力系统振荡的机理[1]。
新型电力系统的新能源挑战和数字化技术分析
新型电力系统的新能源挑战和数字化技术分析李 凯（贵阳电力设计院有限公司）摘 要：在能源绿色化转型的新形势背景下，必须积极迎合新能源电网运行需求，在新型电力系统发展中实现源网荷储的高效互动，面对新能源挑战积极研发各项关键技术、新型电力系统数字化技术等，有效应对新型电力系统面临的消纳、安全运行、机制体制等挑战。
基于此，本文简要概述了以新能源为主体的新型电力系统，结合新型电力系统的新能源挑战，分析了新能源挑战涉及的关键技术以及新型电力系统的数字化技术，旨在进一步明确新型电力系统的数字化建设方向。
关键词：新型电力系统；新能源挑战；数字化技术０ 引言在新型能源发展和升级转型的关键时期，国家正尝试将以新能源为主的新型电力系统取代传统电力系统，旨在迎合能源低碳化、绿色化的新政策。
以新能源为主体大力推广新型电力系统的深度应用，考虑新能源挑战研发各项关键技术，同时不断推进新型电力系统的数字化建设，利用高效消纳技术、稳定运行控制技术、抽水蓄能和太阳能光热发电、储能及电动汽车等关键技术不断优化新型电力系统建设，从而全面推动我国新型电力系统的应用。
１ 以新能源为主体的新型电力系统现阶段我国正处于能源绿色化转型的关键时期，国家愈发重视新型电力系统在绿色环保、节能减排等方面的应用，针对新能源挑战研发先进的关键技术已成为顺应新时代发展趋势的必然选择，风电、太阳能发电等分布式能源实现了广泛发展和应用（见表）。
以新能源为主体的新型电力系统具有双高、双峰的特征，该系统可以有效应对能源清洁转型、分布式电源、微电网接入等挑战，在能源供应体系建设过程中，不仅需要贯彻低碳环保、高效清洁等基本原则，还需要保证能源供应的安全性与可靠性。
在新型电力系统运行过程中应充分考虑现代社会发展所需的电力供应，以智能电网为载体构建中心枢纽平台，从而充分发挥源网存储互动、多能互补的优势，推动新型电力系统朝着能源清洁、低碳环保、安全高效的方向发展［１］。
表 新能源电力供应情况 单位：１０８ｋＷ项目２０２５年２０３０年２０３５年气电装机容量１ ５２ ３５３风电装机容量４６８水电装机容量３ ９４ ４４ ８抽水蓄能装机容量０ ８１ ２１ ５核电装机容量０ ８１ ３１ ８太阳能发电装机容量５９１５２ 新型电力系统的新能源挑战２ １ 消纳挑战在新型电力系统运行过程中必须重视消纳挑战，重点关注以下几方面的内容：第一，季节性偏差、可利用小时数等因素给新能源电力系统运行带来了不同程度的影响，新能源发电的持续性与可靠性无法保证，我国风力发电主要集中于春冬两个季节，光伏发电量在夏秋两个季节相对较高。
电力系统的发展及其所面临的问题
电力系统的发展不断地推进着发电、变电、输电、配电等技术的发展，同时各个环节的发展必须建立在使电力系统更加安全、稳定的运行，便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。
中华人民共和国的电力系统从50年代开始迅速发展。到1991年底，电力系统装机容量为14600万千瓦，年发电量为6750亿千瓦时，均居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的省电力系统。
二、变电
电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。
在电力系统中安全是放在首要位置的，安全生产是企业取得经济效益的基础，要使供电企业健康、稳定、持续的发展，就要不断强化供电企业的安全管理。根据国家颁布实施的《安全生产法》、《电力法》等法律法规，制定严密的规章制度和严格的安全管理，同时抓制度建设，促进安全生产日常管理规范化，以保障电网的安全运行。例如南方电网公司《现场标准化作业指导书编制导则》及《现场标准化指导书范本》、《安全管理评先考核细则》、《安全生产风险抵押金实施办法》、《反事故斗争工作方案》、《两票管理规定》等管理规定。
三、输电
电能的传输。是电力系统整体功能的重要组成环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂，通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心，使电能的开发和利用超越地域的限制。与其他能源输送方式相比较，输电具有损耗小、效益高、灵活方便、易于调节控制、减少环境污染等优点。
新型电力系统建设面临的挑战及应对措施
新型电力系统建设面临的挑战及应对措施摘要：随着科技的不断发展，能源问题愈发的严重。
国家能源局电力业务资质管理中心和各派出机构贯彻落实局党组决策部署，深入推进简化许可、深化信用、强化监管、优化服务，在落实“放管服”改革要求、探索创新信用监管、实践“互联网+监管”方面取得新的进展，电力业务资质许可制度在助力清洁能源实现快速发展、助推电力系统支撑和调节能力持续提升、助力增量配电业务改革稳步推进、助推电力市场主体活力不断增强方面的作用进一步发挥。
关键词：新型；电力系统；挑战；应对措施引言电力行业是减碳的主力军，任务重、责任大。
经济增长和终端用能结构变化将继续拉升中国的用电量，要确保电力系统安全平稳供应的同时实现深度减排，发展可再生能源是根本，提高能源效率是关键，构建新型电力系统是核心技术支撑。
1电力智能化概述1.1新型电力系统智能化需求随着新能源大规模进入电网，电力系统需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源设备之间实现能量供需平衡，其结构形态、运行控制方式以及规划建设与管理也在发生根本性变革，新型电力系统应运而生。
与传统的电力系统不同，新型电力系统从“碳视角”出发，以主干电网为核心枢纽，以独立供电系统、分布式电网等为辅助单元，组建清洁、高效、安全、智能、开放的“大家庭”式电力系统。
目前，新型电力系统在发展中面临的问题主要来自“双高”，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备。
高比例可再生能源主要是具有随机性、波动性、间歇性的新能源，对电力系统预测准度、调节能力和智能化水平等方面提出较高要求；电力电子设备的日益普及改变了电力系统内部电气特征，使电力系统更加依赖高质量控制与保护等二次设备以及智能化电网调度体系。
1.2电力智能化价值体现电力智能化通过将现代信息通信技术与传统电力技术深度融合，使电力系统发输配用等各领域、各环节整体信息化，以数据流引导和优化能源流、业务流，它对新型电力系统的重要价值体现在以下几个方面：（1）实现低碳环保电力智能化有助于提高新能源机组在电源结构中的占比，加快终端能源消费“新电气化”进程，提升用能清洁程度和利用效率，促进高碳电力系统向低碳甚至零碳电力系统转型。
电力电子化电力系统动态问题的基本挑战和技术路线
电力电子化电力系统动态问题的基本挑战和技术路线摘要：源-网-荷装备电力电子化是当前我国电力一次系统发展的重要趋势和特征。
电力电子变换装备以其在电能形式及其参数变换方面的灵活性，近年来已广泛应用于可再生能源发电、无功补偿、直流输电以及负荷供电等电力系统源-网荷主要环节，正深刻地改变着电力系统的动态行为。
尤其与其他国家和地区相比我国直流输送容量大，随着受端可再生能源的同步开发，送受端装备电力电子化程度高，动态行为更趋复杂。
关键词：电力电子化；电力系统；动态问题引言合理、安全和高效的能源系统是衡量社会经济发展水平的重要标志。
根据大量电力转换和输电的需求，逐渐形成了现代电力系统。
例如，中国、北美、欧洲和其他国家建立了地域复盖面极其广泛、装载能力大的跨区域复合网络。
但随着传统电力系统的发展，一些难以克服的困难和障碍逐渐显露出来。
一方面，随着电网的扩大，输电距离增大，输电电压水平提高，电网最初的发展方式逐渐受到原理、技术、安全、经济性等方面的制约。
另一方面，不断出现新的发电设施、新的输电技术和新的负荷设备，在功能、接口和服务方面与原有电网发生了很大的冲突。
电力系统今后的发展迫切需要依靠通信、控制和人工智能等先进技术，电力电子技术是最重要的技术手段之一。
1电力电子化装备动态特性及其建模与分析问题与传统电磁装备相比，典型电力电子化装备（如风机等）具有较复杂的机电、电磁及控制结构，其动态特性具有较大的差别，归纳起来主要有多尺度、非线性、高阶、耦合、切换、不对称序量控制等不同的特征。
多尺度：图1是典型电力电子化装备——风机的基本机电/电磁和控制结构。
典型电力电子化装备如风机含有转子、电容器、电抗器等不同物理特征、不同尺度参数的储能元件，以及相应的以储能状态为控制目标的不同尺度控制器。
系统动态过程中不同尺度的电磁功率扰动将通过装备中不同尺度的储能元件及不同尺度的控制器形成装备内电势中不同尺度的响应，使得电力电子化装备的动态特性呈现出显著的多尺度激励/响应特征。
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇1. 本文概述随着我国经济的快速发展和工业化进程的深入推进，电力电子与电力传动技术作为现代工业的核心技术之一，正面临着前所未有的挑战与机遇。
本文旨在深入分析我国电力电子与电力传动领域当前所面临的挑战，并探讨在这一背景下所涌现出的新机遇。
文章首先对电力电子与电力传动的概念及其在我国经济社会发展中的重要性进行简要介绍。
随后，文章将详细分析我国在这一领域所面临的技术挑战，包括技术创新不足、设备老化、能效低下等问题。
同时，本文也将探讨在新能源革命、智能制造、数字化升级等新兴趋势下，电力电子与电力传动领域所展现出的新机遇，如高效能源利用、系统智能化、网络化控制等。
通过本文的分析，我们期望为我国电力电子与电力传动领域的发展提供有益的参考和启示，以促进该领域的持续健康发展。
2. 电力电子与电力传动技术概述电力电子与电力传动技术作为现代电力系统的核心组成部分，涉及电力转换、控制、传输和利用等多个方面。
这些技术在实现能源的高效利用、提高电力系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用。
电力电子技术主要关注电力转换和控制，其核心是电力电子器件，如晶闸管、IGBT（绝缘栅双极晶体管）等。
这些器件可以实现电能的高效转换，广泛应用于变频调速、电力质量控制、可再生能源发电等领域。
随着半导体材料和技术的发展，电力电子器件的性能不断提高，体积减小，成本降低，为电力电子技术的广泛应用奠定了基础。
电力传动技术则侧重于电能到机械能的转换，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
电力传动系统通常由电机、控制器和驱动器组成，通过精确控制电机的转速和转矩，实现高效、精确的动力输出。
随着电力电子技术的发展，电力传动系统的控制策略和控制精度得到了显著提高，进一步提升了系统的能效和性能。
近年来，随着新能源技术的发展和能源结构的调整，电力电子与电力传动技术面临着新的挑战和机遇。
一方面，新能源发电，特别是风能、太阳能等可再生能源的接入，对电力系统的稳定性和电能质量控制提出了更高的要求。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述
电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述一、概述随着科技的快速发展和电力电子技术的广泛应用，电力电子化电力系统已成为现代电网的重要组成部分。
这也给电力系统的暂态稳定性带来了新的挑战。
暂态稳定性是指电力系统在受到大扰动后，能否保持同步运行并恢复到稳定状态的能力。
对电力电子化电力系统的暂态稳定性进行深入分析和研究，对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析涉及多个领域的知识，包括电力电子技术、电力系统分析、稳定性理论等。
其分析方法主要有时域仿真法、基于机器学习的预测方法、基于大数据技术的分析方法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择和优化。
近年来，随着人工智能、大数据等技术的快速发展，电力电子化电力系统暂态稳定性分析也取得了一些新的进展。
例如，基于机器学习的预测方法可以通过对历史数据的训练，建立模型对未来的暂态稳定性进行预测，从而提高分析的准确性和效率。
同时，基于大数据技术的分析方法可以通过处理海量的电力系统状态数据，建立高维度的模型，以更全面地反映电力系统的动态特性。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析仍面临一些挑战。
电力电子装置的非线性特性和快速动态响应给电力系统的稳定性分析带来了困难。
随着电网规模的扩大和互联程度的提高，电力系统的动态特性变得更加复杂多变，这也增加了暂态稳定性分析的难度。
现有的分析方法在准确性和实时性方面仍有待提高。
1. 电力电子化电力系统的定义与发展背景随着科技的不断进步，电力电子技术在电力系统中扮演着日益重要的角色。
电力电子化电力系统，简而言之，是指应用现代电力电子技术，如变流器、整流器、逆变器等设备，实现电能的高效转换、稳定控制和灵活调节的电力系统。
这一技术极大地提高了电力系统的运行效率和稳定性，推动了电力系统的现代化和智能化发展。
发展背景方面，随着工业化和城市化的进程，电力需求持续增长，传统的电力系统已难以满足日益增长的电力需求。
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电力系统电力电子化带来的挑战科技前沿电力电子化大背景之下，要以新视角、新理论、新方法来解决新形势下带来的新问题，找到新办法，发现新机遇，以实现供电系统安全、稳定、高效、长期地运行。
电力系统中的变流器越来越多，二者之间的交互作用（Interaction）越来越复杂，对传统电网运行特性的改造也越来越明显。
如何分析，如何设计，如何控制，如何集成，才能确保电力电子化的供电系统仍然能够维持安全、稳定、高效地长期运行？这是摆在电力电子、电力系统等学科研究人员面前的世纪难题。
目前亟需针对电力电子化这一大背景，首先从理论研究上取得重大突破，从而用新视角、新理论、新方法来解决新形势下带来的新问题，找到新办法，发现新机遇。
本文根据IEEE电力电子学会主席、荷兰代尔夫特理工大学Braham Ferreira 教授的会议记录进行了整理，与读者们分享大师的观点。
2015年9月，在意大利Verbania召开了第8届The Future of Electronic Power Processing and Conversion国际会议(FEPPCON VIII2015)。
本次会议共有50余名全球顶级的电力电子学家参与，对电力电子领域未来10余年的发展趋势做了科学的预测。
FEPPCON是一个小型的国际会议，参与者皆为电力电子领域的大师级人物，会议的目标是探讨电力电子技术的发展机会以及技术瓶颈，展望电力电子学科的发展方向，并对未来的研究和应用等工作提出具体的意见和方向。
FEPPCON2015重点关注了电力电子化系统（Power-electronics-enabled Power Systems）的发展趋势，并重点推荐了下述3篇论文，分别是意大利帕多瓦大学Paulo Mattavelli教授的“Interactions of Power Electronics Converters in Distribution Grids:Some Issues and-Challenges”，美国波音公司Kamiar Karimi的“What Are the Bottlenecks and Opportunities of Power Electronics-Based Power Systems”，以及德国慕尼黑联邦国防军大学Rainer Marquardt的“Future Requirements for Reliable Networks of Converters”。
电力电子化导致了复杂多样的“器—网”交互作用对传统的供电系统来说，电力电子变流器（Power-electronics Converter）是个全新的设备，且其占有率越来越高。
传统电网主要由电感性元件和同步发电机构成，且同步发电机输出的电压几乎是完美的正弦波。
当并网变流器的数量较少时，传统电网可维持自身的运行特性，通常表现出理想电压源特性，此时变流器主要与电网发生交互作用，且变流器对电网特性的影响很弱。
如今，随着并网逆变器渗透率的飞速提升，变流器与电网之间的“器—网”交互作用以及变流器与变流器之间的交互作用越来越强烈，越来越频繁，越来越复杂。
把电网视为理想电压源的假设已经不再成立了，电力电子变流器已经不再是电网中的小角色了。
电网中的变流器越来越多，“器—网”交互作用越来越复杂，对传统电力系统运行特性的改造也越来越明显。
如何分析，如何设计，如何控制，如何通讯，如何集成，才能确保变流器大规模接入之后的电力系统仍然能够维持安全、稳定、高效地长期运行？这是摆在电力电子、电力系统等学科研究人员面前的世纪难题。
FEPPCON2015对该问题进行了重点讨论。
典型的电力电子化系统公共电网是迄今为止，人类建造的最大、最复杂的人工网络，人类活动的大部分能源皆来自于此。
虽然电力电子化是公共电网发展的趋势，但目前还算不上真正的电力电子化系统（Power-electronics-enabled Power Systems）。
因此，本文选取几个典型的电力电子化系统来分析供电系统电力电子化带来的挑战和机遇。
1、微型电网Microgrids自微网之父Robert Lasseter教授提出这一概念之后，在全球范围内兴起了一股强劲的交流微型电网研发之风，各种实验平台、示范工程、商业案例层出不穷，是近十年内电力电子领域最活跃的方向之一。
交流微型电网就是典型的电力电子化电力系统，其典型的系统结构如下图所示。
众所周知，低压配电网市场已经非常成熟了，竞争十分激烈。
配电网领域的重大创新和新的市场机会也许将要诞生在微型电网领域。
对于网络运营商、产品供应方、能源管理商、第三方服务公司来说，微型电网带来了非常多的商业机会。
当然，微型电网的运行控制非常复杂，普通供电系统的运行维护人员是否能够胜任这一复杂工作仍然是个未知数，尤其是微型电网这种双向潮流系统，其继电保护的设计是个重大的技术挑战。
科学家们至今仍然无法确切地知道大量微型电网互联之后可能会发生什么以及潜在的问题出现之后该如何应对。
现有的理论研究工作还不够深入，物理机制理解不深入，系统模型太简单，可能的运行模式和工作场景分析还不足，更重要的是还缺乏解决上述问题所需要的理论、方法、工具。
2、电力电子化的飞机电力系统Power-Electronics-Based Power systems多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）乃至全电飞机(All Electric Aircraft，AEA)的电力系统就是典型的电力电子化电力系统。
MEA、AEA是指机上的主要功率是电功率，但不排除少量的其他功率的使用。
MEA、AEA能够显著减轻飞机的重量和寿命周期费用，更能提升飞机系统的可靠性、安全性，是飞机工业的发展方向。
波音787飞机就采用了典型的电力电子化飞机电力系统，该机型的电力系统使用了大量的电力电子装置，包括：230V交流变频起动/发电集成电力系统、电动力空调系统、机电一体化的飞行控制器，如下图所示。
波音787的电力系统标志着电力电子系统集成技术取得了重大突破，解决了若干关键技术难题，包括：电能质量、稳定性、可靠性、电磁干扰、电压跌落、机械振动、热管理、效率管理、局部放电等。
这一商用供电系统的成功运营为电力电子化电力系统的全面推广奠定了良好的基础。
当然，如何有效管理复杂的电力系统并科学处理严苛的技术指标仍然是个巨大的挑战。
尤其是未来的全电飞机，如何提升电力电子化系统的功率密度、运行效率以及可靠性，同时不断地降低系统成本，将是未来的主攻方向。
3、变流器网络Networks of Converters若干变流器经过串联、并联或者串并联之后形成的变流器网络在协调工作的前提下可实现特定的技术目标。
变流器网络通常被称为模块化变流器（Modular Converters），它的最大优势就是可以根据应用需求方便地通过串联、并联来提升变流器网络的电压、电流等级。
当然，模块化也带来了潜在的威胁，即系统可靠性降低，尤其是故障条件下的冗余控制执行不当的时候特别容易导致整个系统的失效。
不仅如此，变流器网络还有个非常大的问题，那就是容易发生谐振现象。
尤其是并联于同一母线的多个变流器，经常因为前端的无源滤波器而发生谐振。
系统谐振时，变流器的动态过程及其控制策略非常复杂，系统容易失稳。
为了解决这个问题，Rainer Marquardt教授建议采用下图所示的系统结构。
技术挑战经过多次热烈的讨论之后，FEPPCON VIII2015的与会专家们达成了一致意见，认为电力系统电力电子化带来了下述重大挑战：■研究、设计的视角需要从单个装置分析的层面上升到系统全局优化的层面，采用“先自上而下，再自下而上”的反复校验方法，同时兼顾整体（系统）与局部（装置）间的兼容性。
系统层面的整体设计可能会牺牲某个局部装置的性能，但却可以使整个系统获得期望的、最优的技术性能和经济效益。
在此视角之下，变流器是否还需要再执行功率（有功、无功）均分策略？可再生能源是否必须处于最大功率跟踪模式？并网变流器的功率因数是否必须严格为1？公共母线是否还可假设为理想电压源？变流器是否还能工作在电流源模式？■需要特别重视电力电子化系统的技术经济性分析和优化，制定合理的价格策略，选择匹配的技术方案，要注意具体问题具体分析。
可能有些应用场合会因为可靠性或者特定的技术指标要求使用稍贵一点的变流器；而对于更多的应用场合来说，常规的变流器以及普通的技术方案即可满足要求。
特别注意：成本不断降低、技术不断成熟才是推动电力电子化系统走向工业的根本动力。
■亟需研究新的建模技术和数学模型。
新的建模技术和数学模型除了考虑器件、装置、系统的动静态电气特性以外，还必须考虑热力学特性、全寿命周期成本、可靠性等因素，以实现系统级的优化设计与控制。
■亟需开展标准规范的制定。
标准规范跟不上技术发展的速度将会明显阻碍电力电子化系统的推广，尤其是电力电子装置接入电气系统的相关标准非常重要，这是系统电力电子化的第一步。
■如何确保电力电子化的供电系统仍然能够维持安全、稳定、高效地长期运行？解决这一问题所必须的基础理论、建模方法、设计工具、测试技术都还未真正建立起来。
■电力电子化系统的故障特性与经典电网差异非常大，且潮流是双向的，因此电力电子化背景下的传统继电保护方法将失效，而变流器的故障特性分析以及新形势下的继电保护技术等内容尚未有效地开展研究。
■计及可靠性、经济性的电力电子化系统设计方法几乎还未开展研究，学术界应当优先开展这一方面的讨论，为工业界提供理论参考，因为可靠性、经济性是工业应用考虑的首要因素。
研究方向针对电力系统电力电子化带来的技术挑战，科学家们需要首先从理论研究上取得突破，从而用新视角、新理论、新方法来解决新形势下带来的新问题，找到新办法，发现新机遇。
■开发若干标准测试系统，且标准系统应当包含常用的拓扑结构、运行工况。
为了促进传统电网的研发，IEEE制定了一系列标准系统，方便科学家们针对标准系统来测试新技术、新方法的性能。
目前非常缺乏电力电子化电网的标准系统，导致科研人员作出的成果无法在统一的标准环境下进行对比分析，不便于若干新技术的迭代更新。
■开发实用的、面向系统的建模技术和数学模型，同时必须考虑多物理场耦合效应，包括电气部分、热场部分、经济效益和可靠性，此外还得考虑负荷的动态特性。
■研究并网变流器以及大规模电力电子化电力系统的动态行为特性及其稳定性，也许在开始这个工作之前还必须先建立动态特性与稳定性分析所需要的理论、方法和工具。
■研究并网变流器以及大规模电力电子化电力系统的故障特性，建立“器—网”交互作用分析的一般性分析方法和基本概念，开发相应的继电保护技术和装置。
■在系统层面上来考虑变流器的保护问题，而不是仅仅只从设备自身来谈保护，必须从“利己”的保护模式向负责任的“利己利他”模式转变。