當前，電網對供電可靠性的需求越來越高，隨著分布式電源的接入越來越多，同時要滿足電動汽車等多元負荷用電需求，傳統配電網“閉環設計、開環運行”的結構已無法滿足社會需求。如何實現多電源安全合環、環網潮流經濟分布和分布式電源合理消納成為配電網運行的新挑戰。在此背景下，臺區柔性互聯技術憑借其良好的接入與控制能力或成為未來重要解決方案。
配電臺區柔性互聯技術
1
應用場景
1)針對臺區間負載不均衡或季節性負荷波動，實現功率互濟、容量共享；
2)針對電動汽車等負荷導致的配變過載，實現動態增容；
3)針對高品質供電要求，實現故障時負荷轉供；
4)針對高比例分布式光伏接入臺區引起反向過載、電能質量問題，提升臺區承載力，實現電壓主動控制。
2
關鍵裝備
臺區柔性互聯裝置通過AC/DC和DC/AC變換技術，實現多個臺區柔性互聯與功率互濟，其中AC/DC變流器典型拓撲如圖1所示，光伏、儲能等接入直流母線的DC/DC變流器典型拓撲如圖2所示。
圖1 AC/DC典型拓撲
（a）雙向DC-DC變流器拓撲結構
（b）高頻隔離DC-DC變流器拓撲結構
圖2 DC/DC變流器典型拓撲
圖3 國網湖北電科院自主研發的臺區柔性互聯裝置
電力電子變壓器可實現AC10kV端口至DC750V端口和AC400V端口的變換，典型拓撲如圖4所示。
圖4 電力電子變壓器典型拓撲
圖5 國網湖北電科院自主研發的電力電子變壓器
3
關鍵技術
以柔性互聯系統兩側或多端主變負載作為均衡目標，通過控制柔性互聯系統輸送功率，實現區域間功率均衡。
當柔性互聯裝置所連接的交流母線發生永久性故障后，可完成故障區域隔離及非故障區域在互聯能力范圍內的轉供和恢復。
在直流微網類型低壓柔直互聯系統中，柔性互聯系統具備直流微網保護及故障恢復功能，能夠識別直流支路和設備的各類故障并有效隔離。
柔性互聯多種組網形態
1
中壓配電線路柔性直流互聯
柔性互聯配電網的網架形態根據運行場景不同，主要分為基于背靠背柔性互聯裝置的柔性互聯形態（圖6裝置1）、含直流母線的點對點柔性互聯形態（圖6裝置2）和基于柔性互聯裝置的交直流混合柔性互聯形態（圖6裝置3）三類。
圖6 中壓配電網柔性互聯3種典型形態
2
配電臺區柔性互聯
換流器直流側接線主要分為：單級接線、偽雙極接線和真雙極接線三種。具體如圖7所示。
圖7 換流器接線方式
低壓配電臺區柔性互聯的拓撲分為三種結構，分別為公共直流母線集中配置結構，直流母線分段分散配置結構和環狀結構，如下圖所示。
示范工程探索實踐
國網湖北電科院自主研發了配電臺區柔性互聯裝置、電力電子變壓器等核心設備，提出了雙端、多端口柔性互聯等關鍵技術，牽頭開展了京山、黃州、沌口等示范工程建設，為湖北現代智慧配電網建設轉型打造“樣板工程”。
1
荊門京山示范工程
在京山經濟開區供電營業廳及周邊5個臺區低壓側建設柔性低壓直流互聯裝置，部署1臺有載調容調壓變壓器，1臺電力電子變壓器，3套保電倉，建設屋頂光伏281kW、充電樁980kW。
圖11 京山多臺區柔性互聯示范場景
圖12 京山多臺區柔性互聯監控展示系統
2
黃岡黃州示范工程
在路口供電所周邊五臺區安裝5套AC/DC柔直裝置、3套儲能裝置、5個V2G充電樁，低壓智能分布式保護開關339個，建設光伏789.7kW，系統容量共3MW。
圖13 路口供電所五臺區柔性互聯示范點拓撲
圖14 路口五端口柔性互聯系統展示界面
2023年7月1日至20日間，黃州路口五臺區柔直互聯臺區最大負載為640.56kW，光伏累計發電56543kWh，單體柔性互聯裝置最大功率為358kW，累計轉供36485kWh，7月5日運行斷面如下圖所示。
圖15 路口供電所五臺區柔性互聯典型日運行曲線
3
武漢沌口示范工程
部署柔性互聯裝置，解決兩個充電臺區之間長期存在的功率不均情況，實現充電樁功率柔性控制示范應用。
圖16 沌口汽車充電站柔性互聯試點
圖17 沌口汽車充電站柔性互聯監控系統
2023年7月1日至10月11日期間，沌口柔性互聯裝置試點最大負載350kW，單體柔性互聯裝置最大功率為158.074kW，截止10月11日累計轉供3361kWh。
圖18 沌口汽車充電站柔性互聯試點典型日波形
配網柔性互聯技術突破了原來中低壓交流配電系統開環運行的限制，帶來了良好的網絡連通性以及各種交直流電源和負荷接入的靈活性，增強了電網對隨機波動的控制能力，相信未來將成為電網實現“雙碳”目標的重要技術手段，助力現代智慧配電網高質量發展！
供稿：國網湖北電科院 閔懷東
一審：楊志淳 劉威宏
二審：吳零松 李進揚
三審：謝宗喜
設計：華中科技新媒體工作室
