国网湖北：台区柔性互联 助力现代智慧配电网高质量发展

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1)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；

2)针对电动汽车等负荷导致的配变过载，实现动态增容；

3)针对高品质供电要求，实现故障时负荷转供；

4)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。

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台区柔性互联装置通过AC/DC和DC/AC变换技术，实现多个台区柔性互联与功率互济，其中AC/DC变流器典型拓扑如图1所示，光伏、储能等接入直流母线的DC/DC变流器典型拓扑如图2所示。

图1 AC/DC典型拓扑

（a）双向DC-DC变流器拓扑结构

（b）高频隔离DC-DC变流器拓扑结构

图2 DC/DC变流器典型拓扑

图3 国网湖北电科院自主研发的台区柔性互联装置

电力电子变压器可实现AC10kV端口至DC750V端口和AC400V端口的变换，典型拓扑如图4所示。

图4 电力电子变压器典型拓扑

图5 国网湖北电科院自主研发的电力电子变压器

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以柔性互联系统两侧或多端主变负载作为均衡目标，通过控制柔性互联系统输送功率，实现区域间功率均衡。

当柔性互联装置所连接的交流母线发生永久性故障后，可完成故障区域隔离及非故障区域在互联能力范围内的转供和恢复。

在直流微网类型低压柔直互联系统中，柔性互联系统具备直流微网保护及故障恢复功能，能够识别直流支路和设备的各类故障并有效隔离。

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柔性互联配电网的网架形态根据运行场景不同，主要分为基于背靠背柔性互联装置的柔性互联形态（图6装置1）、含直流母线的点对点柔性互联形态（图6装置2）和基于柔性互联装置的交直流混合柔性互联形态（图6装置3）三类。

图6 中压配电网柔性互联3种典型形态

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换流器直流侧接线主要分为：单级接线、伪双极接线和真双极接线三种。具体如图7所示。

图7 换流器接线方式

低压配电台区柔性互联的拓扑分为三种结构，分别为公共直流母线集中配置结构，直流母线分段分散配置结构和环状结构，如下图所示。

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在京山经济开区供电营业厅及周边5个台区低压侧建设柔性低压直流互联装置，部署1台有载调容调压变压器，1台电力电子变压器，3套保电仓，建设屋顶光伏281kW、充电桩980kW。

图11 京山多台区柔性互联示范场景

图12 京山多台区柔性互联监控展示系统

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在路口供电所周边五台区安装5套AC/DC柔直装置、3套储能装置、5个V2G充电桩，低压智能分布式保护开关339个，建设光伏789.7kW，系统容量共3MW。

图13 路口供电所五台区柔性互联示范点拓扑

图14 路口五端口柔性互联系统展示界面

2023年7月1日至20日间，黄州路口五台区柔直互联台区最大负载为640.56kW，光伏累计发电56543kWh，单体柔性互联装置最大功率为358kW，累计转供36485kWh，7月5日运行断面如下图所示。

图15 路口供电所五台区柔性互联典型日运行曲线

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部署柔性互联装置，解决两个充电台区之间长期存在的功率不均情况，实现充电桩功率柔性控制示范应用。

图16 沌口汽车充电站柔性互联试点

图17 沌口汽车充电站柔性互联监控系统

2023年7月1日至10月11日期间，沌口柔性互联装置试点最大负载350kW，单体柔性互联装置最大功率为158.074kW，截止10月11日累计转供3361kWh。

图18 沌口汽车充电站柔性互联试点典型日波形