一文读懂低压配电“柔性互联”

随着分布式电源的大量接入和电动汽车等多元负荷用电需求的增加，电网对供电可靠性的需求越来越高。传统配电网“闭环设计、开环运行”的结构已无法满足社会需求。如何实现多电源安全合环、环网潮流经济分布和分布式电源合理消纳成为配电网运行的新挑战。在此背景下，台区柔性互联技术凭借其良好的接入与控制能力或成为未来重要解决方案。

一、什么是低压配电“柔性互联”

低压配电柔性互联技术是一种基于柔性直流输电（VSC-HVDC）技术的新型配电系统解决方案。其核心思想是将多个低压配电台区通过直流母线互联，形成一个交直流混合的微电网系统。这种技术可以实现台区之间的功率互济、动态增容、故障快速转供等功能。

二、配网台区问题现状

1、海量分布式光伏配电网怎么办?

随着风电“下乡”、光伏整县推进， “十四五”分布式电源占比将大幅增加。未来一段时间，将有更大规模的分布式光伏接入配电网，传统的无源配电网成为有源配电网。分布式电源爆发式增长面临一个不容忽视的问题，即大量光伏逆变器、储能变流器、柔性开关、固态变压器、能源路由器等电力电子装备并网，容易引起电网电压暂降、波动与闪变、电压越限等电能质量问题，而配电网的实际情况又是覆盖面广、专业多、基础差异大，如何构建一个适应分布式交互式设备大量接入的配电网，是电网亟需探索的领域。

2、电网面临的挑战：

（1）对电网造成三相不平衡、电压偏差等电能质量问题。

（2）电网承担光伏并网所带来调峰、调频压力的同时还将导致配电容量得不到充分利用。

（3）新能源发电的建设速度远快于配网的建设速度。

（4）电网承担了消纳任务所带来的输配电扩容巨额成本。

（5）新能源与负荷的随机性、波动性，缺少储能、调节能力、转动惯量，电网的稳定受到威胁。

3、台区的压力：

随着国家、行业政策以及技术的发展，未来分布式清洁能源、电动汽车充电、终端电气化将在配电台区系统内大规模应用及推广，大量低碳、零碳要素接入未端电网，给台区系统运行管控造成了极大挑战。

基于“源网荷储”的微电网解决方案是行之有效的措施，但针对多个独立微电网的互联，不同微电网之间均采用“硬”连接的方式具有如下缺点:

（1）硬连接使得独立微电网之间存在直接的电气联系，一旦发生系统故障波及范围更广。

（2）硬连接只能连接相同电压等级的交流微电网。

（3）随着可再生能源装机容量和储能系统容量的提高，互联微电网内存在多台变流器并联，彼此之间存在环流，面临均流困难的问题。

（4）硬连接为了保证不同微电网之间的联络线功率平衡，需要实时精确调节机组的电压和功角，实际运行困难。

三、针对台区痛点的创新解决方案“柔性互联”

采用双向背靠背AC/DC变流器代替常规开关，将独立交流微电网进行解耦互联的“软”连接可以在容量范围内双向精确连续控制潮流，提高了控制速度和调度“柔性”。

1、主要优势包括:

（1）基于变流器的电力电子装置，中间的直流环节将两侧解耦，可以阻断短路电流通过。

（2）由于直流隔离，2个变流器的无功功率输出相互独立，只需满足各自的容量约束即可，相当于2个静止无功发生器，可以快速补偿无功功率。

（3）由于直流环节的隔离，变流器可以连接不同电压等级和供电形式的微电网。

（4）直流环节的隔离可以解决变流器多机互联难题。

（5）柔性装置可以根据工况快速调节两侧功率，优化系统运。

2、应用场景：

（1）台区动态增容与故障转供

·针对台区间负载不均衡或季节性负荷波动，实现功率互济、容量共享；

·针对电动汽车等负荷导致的配变过载，实现动态增容；

·针对高品质供电要求，故障情况下，能够快速将负荷转移到其他正常运行的台区，减少停电时间。

（2）分布式电源接入与消纳

·有效解决分布式电源（如光伏、风电）的接入问题，提高新能源的消纳能力。通过直流母线的连接，分布式电源可以更高效地将电能传输到需要的地方；

·针对高比例分布式光伏接入台区引起反向过载、电能质量问题，提升台区承载力，实现电压主动控制。

（3）电能质量优化

·针对配电网负荷中的谐波问题，可承担谐波补偿的功能，提高各配电网的电能质量；

·针对配电馈线末端存在低/高电压越限问题,可由直流侧提供/吸收有功功率解决，从而提高配电线路末端电压质量。

（4）直流负荷供电

为直流负荷（如直流充电桩、直流家电等）提供稳定的电源，减少交流到直流的转换损耗。

四、未来发展模式

1、数据驱动下智能台区柔性互联运营模式

2、多元协同调控运营模式

3、基于台区互联的多区域虚拟电厂优化调度模式

发展“四化”新型配电网：互动化(源网荷储)，绿色化(节能降耗)，柔性化(多层分区、闭环运行)，数智化(广泛互联、友好便捷、协调高效的数字化平台。