柔性(xing)(xing)變(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)是電(dian)力(li)電(dian)子和信(xin)息技術結合的(de)產物。它以多功能電(dian)力(li)電(dian)子干式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)替代傳(chuan)統變(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)中(zhong)的(de)干式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)等一(yi)次設(she)備(bei)(bei)，推動變(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)關鍵設(she)備(bei)(bei)由(you)“多種設(she)備(bei)(bei)組(zu)合”向“單一(yi)設(she)備(bei)(bei)集成”方向發展(zhan)，具有靈活組(zu)網(wang)和“一(yi)站(zhan)(zhan)多能”等優勢。柔性(xing)(xing)變(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)可(ke)滿足分布式(shi)電(dian)源、新能源汽車、大數據中(zhong)心等新興(xing)負(fu)荷大規模接入對配(pei)電(dian)網(wang)提出的(de)直流供電(dian)、高可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)、高質量供電(dian)等要(yao)求。

作為交直流混合配電(dian)(dian)網的(de)(de)樞紐，柔性變電(dian)(dian)站關鍵技術和核心(xin)裝備的(de)(de)突破，讓人們看到了未(wei)來(lai)配電(dian)(dian)網的(de)(de)模樣。

探(tan)索柔性變(bian)電站(zhan)技(ji)術，推動(dong)源(yuan)網荷融合發展

如今，全球能源(yuan)正(zheng)向清(qing)潔、低碳、電(dian)氣(qi)化方向轉型，分布(bu)式電(dian)源(yuan)和儲能技術快速發展，配電(dian)網(wang)逐步轉變(bian)為有(you)源(yuan)系統(tong)。分布(bu)式電(dian)源(yuan)的波動性和間歇性使配電(dian)網(wang)的潮流波動更(geng)加頻(pin)繁和劇烈(lie)，配電(dian)網(wang)變(bian)電(dian)站(zhan)的電(dian)壓和潮流調節能力亟須提升。

在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)側，隨(sui)著(zhu)城市現代化進(jin)程加快(kuai)，城市電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜化率逐年提升，線(xian)路充電(dian)(dian)(dian)(dian)無(wu)功(gong)功(gong)率增大，電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)高電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、諧(xie)波(bo)干(gan)擾等電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)質量(liang)問題日(ri)益突(tu)出。改變傳統(tong)的交流(liu)供電(dian)(dian)(dian)(dian)方式、探(tan)索發(fa)展直流(liu)配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)成為一(yi)種有效(xiao)的技(ji)術(shu)解決途徑。在(zai)負荷(he)側，數(shu)據中心、新(xin)能(neng)(neng)(neng)源汽車等新(xin)興電(dian)(dian)(dian)(dian)力負荷(he)通過(guo)多級(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)變換后接(jie)入交流(liu)配(pei)(pei)(pei)網(wang)，環節多、系統(tong)復雜、效(xiao)率低下。這就需要變電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)配(pei)(pei)(pei)備直流(liu)接(jie)入端口(kou)，以減少設(she)備投資、提升用能(neng)(neng)(neng)效(xiao)率，避免(mian)給電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)質量(liang)帶來不利(li)影響。

建設(she)和發展(zhan)交直(zhi)流混合(he)配電網，能夠滿足分布式發電、電網和新興(xing)負荷(he)等(deng)各(ge)方面(mian)訴求，推(tui)動“源-網-荷(he)”融合(he)發展(zhan)。針對這一(yi)技(ji)術發展(zhan)趨勢，全球能源互聯網研(yan)究院有限公司(si)率(lv)先(xian)提出了“柔性變電站”的概念。

柔性(xing)(xing)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)是(shi)以電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子技術為(wei)核心(xin)，具備(bei)(bei)高度(du)(du)集成、高度(du)(du)靈活(huo)、高度(du)(du)兼容(rong)性(xing)(xing)特征的(de)新一代(dai)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)。與應用(yong)傳(chuan)統(tong)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)相比，在交直流配電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)中應用(yong)柔性(xing)(xing)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)，以多(duo)功能電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子干式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)替代(dai)傳(chuan)統(tong)的(de)干式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)、斷路(lu)器(qi)(qi)、無功補償等一次設(she)備(bei)(bei)，可(ke)實(shi)(shi)(shi)現(xian)“一站(zhan)多(duo)能”，減少設(she)備(bei)(bei)占地面積和維護成本；使變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)具備(bei)(bei)不同電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)等級的(de)交、直流接口，支持靈活(huo)組網(wang)和分(fen)布式(shi)能源即插即用(yong)；改變(bian)傳(chuan)統(tong)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)潮(chao)流自然分(fen)配方式(shi)，實(shi)(shi)(shi)現(xian)潮(chao)流按需(xu)分(fen)配，提高配電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)的(de)靈活(huo)性(xing)(xing)；由換流閥實(shi)(shi)(shi)現(xian)故障(zhang)快速隔離(li)和系(xi)統(tong)恢復(fu)，減少停電(dian)(dian)(dian)(dian)損(sun)失；實(shi)(shi)(shi)現(xian)系(xi)統(tong)和用(yong)戶的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能質量隔離(li)，滿足敏感用(yong)戶的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)暫降抑制需(xu)求，保證優質供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)。

柔性(xing)(xing)變電站具有柔性(xing)(xing)自愈、靈活高效等優勢

柔性變電站技(ji)術具有技(ji)術原創、柔性自愈、靈活開放、智能高效四(si)方面的特點(dian)。

●技術原創

柔性變電(dian)站的(de)核心(xin)裝備(bei)——電(dian)力電(dian)子干式變壓(ya)器(qi)取得了5項技術突破，實現(xian)多端口一體化變壓(ya)變換、直流(liu)故障隔離、端口間能量雙向互濟(ji)、交直流(liu)負荷高可(ke)靠(kao)供電(dian)4種功(gong)能，功(gong)率密度是現(xian)有技術的(de)200%，大幅(fu)降低了設備(bei)成本和占地。

●柔性自愈

柔(rou)性(xing)變電站與交直流(liu)配(pei)(pei)網工程(cheng)對未來配(pei)(pei)電網發(fa)展形(xing)態進行了(le)大膽(dan)嘗試，提出了(le)基(ji)于柔(rou)性(xing)變電站的(de)交直流(liu)配(pei)(pei)電網新理念，構建(jian)了(le)成套設計的(de)框架體系，設計了(le)多種交直流(liu)配(pei)(pei)電網組網模式(shi)。工程(cheng)發(fa)展完善了(le)交直流(liu)配(pei)(pei)電網理論，攻(gong)克了(le)“源-網-荷”協調(diao)優化(hua)控制和(he)直流(liu)快速(su)保護技(ji)術難題，實現了(le)功率潮流(liu)的(de)靈活(huo)調(diao)控、故障限流(liu)與自(zi)愈(yu)。

●靈活開放

電(dian)力(li)電(dian)子(zi)干式變(bian)壓器具有多(duo)個交直流(liu)端口，低壓側能(neng)(neng)(neng)同時提供(gong)直流(liu)750伏（含240伏）、交流(liu)380伏等(deng)3種(zhong)靈活(huo)的(de)供(gong)電(dian)方式，可(ke)實現多(duo)種(zhong)能(neng)(neng)(neng)源、多(duo)元負荷和(he)儲能(neng)(neng)(neng)的(de)即插即用(yong)和(he)靈活(huo)接(jie)入，豐富了用(yong)戶對電(dian)能(neng)(neng)(neng)供(gong)應的(de)自主選擇權。

●智能高效

工程的技(ji)術創新(xin)推動(dong)了“源(yuan)-網-荷(he)(he)”協調(diao)發(fa)展，為發(fa)電(dian)(dian)(dian)、電(dian)(dian)(dian)網、用(yong)戶帶來(lai)效益(yi)。先進(jin)的電(dian)(dian)(dian)網調(diao)度控制(zhi)技(ji)術讓配電(dian)(dian)(dian)網更加智能，能實現“源(yuan)-網-荷(he)(he)”間的能量互(hu)補調(diao)劑，讓光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)既能就地(di)使用(yong)，又能在發(fa)電(dian)(dian)(dian)富余時(shi)保證(zheng)全額上網消納并不(bu)間斷高(gao)可靠供電(dian)(dian)(dian)。領先的電(dian)(dian)(dian)子電(dian)(dian)(dian)力技(ji)術讓電(dian)(dian)(dian)力系統更加高(gao)效。

已實現(xian)工程應(ying)用，未來發展前景廣闊

柔性(xing)變電(dian)站在(zai)我已實現工(gong)程應用(yong)。2018年8月，聯(lian)研院與網冀北電(dian)力、南瑞集團(tuan)聯(lian)合，建(jian)成(cheng)世界先個全(quan)可控電(dian)力電(dian)子柔性(xing)變電(dian)站及交直(zhi)流(liu)混合配電(dian)網工(gong)程——張北柔性(xing)變電(dian)站及交直(zhi)流(liu)配電(dian)網科技示范(fan)工(gong)程。工(gong)程具(ju)有(you)科技創(chuang)新、新興(xing)產業多元供電(dian)服務(wu)(wu)、清(qing)潔能源(yuan)消納(na)、服務(wu)(wu)光伏(fu)扶貧等(deng)四大亮點。

工程建有10千(qian)伏柔性(xing)變(bian)電站(zhan)一(yi)座，其核心的5兆瓦多功能(neng)電力電子干式變(bian)壓器包含10千(qian)伏、380伏兩個(ge)交流(liu)端口(kou)和±10千(qian)伏、750伏兩個(ge)直流(liu)端口(kou)；建有10千(qian)伏光伏直流(liu)升(sheng)壓站(zhan)一(yi)座，接入(ru)張(zhang)北(bei)縣(xian)德勝村(cun)億利(li)集(ji)團2.5兆瓦光伏扶(fu)貧電站(zhan)，實現兆瓦級(ji)光伏發(fa)電直流(liu)升(sheng)壓并網(wang)，減少了(le)變(bian)換環節，降低了(le)損耗(hao)，以此形成(cheng)包含“源-網(wang)-荷”元素的柔性(xing)交直流(liu)配(pei)電網(wang)。

工程還為(wei)阿里巴(ba)巴(ba)集團小(xiao)二臺數(shu)據中(zhong)心提(ti)供(gong)了直流750伏(fu)(fu)及240伏(fu)(fu)、交流380伏(fu)(fu)等3種(zhong)靈活的(de)(de)供(gong)電(dian)方式，提(ti)高光伏(fu)(fu)系統效(xiao)(xiao)率約(yue)2%，節(jie)省數(shu)據中(zhong)心設備(bei)投(tou)資(zi)約(yue)1%，提(ti)升(sheng)數(shu)據中(zhong)心約(yue)10%的(de)(de)能效(xiao)(xiao)。截至9月30日，接(jie)入的(de)(de)光伏(fu)(fu)扶貧電(dian)站已(yi)累計(ji)發電(dian)704.6萬(wan)千瓦時，創造收益739.83萬(wan)元(yuan)。工程已(yi)穩定(ding)運行22個月，經歷了“雙(shuang)十一(yi)”和“雙(shuang)十二”購(gou)物(wu)節(jie)負荷考驗；為(wei)用戶節(jie)省設備(bei)投(tou)資(zi)700萬(wan)元(yuan)，用戶能效(xiao)(xiao)提(ti)升(sheng)10%；成(cheng)功避免了4次相(xiang)鄰線路故(gu)障對用戶的(de)(de)影響。

聯研院將(jiang)繼續與網(wang)冀(ji)北、河北電力合作，共同推進(jin)柔性變(bian)(bian)電站應(ying)(ying)用。今年年底，基于柔性變(bian)(bian)電站的(de)(de)張家(jia)口(kou)崇禮(li)區(qu)多能(neng)互補微(wei)電網(wang)示范工程計劃建(jian)成投運(yun)(yun)。該工程以(yi)柔性變(bian)(bian)電站設備為核心，涵蓋風、光、儲、新能(neng)源汽車(che)多能(neng)源形式，將(jiang)實現100%清(qing)潔能(neng)源供(gong)(gong)應(ying)(ying)和重要負荷(he)高可靠供(gong)(gong)電，有(you)效解決崇禮(li)低(di)碳(tan)奧運(yun)(yun)專區(qu)的(de)(de)供(gong)(gong)電難題(ti)，服務“綠色奧運(yun)(yun)”“低(di)碳(tan)奧運(yun)(yun)”。

后續，柔性(xing)變電(dian)(dian)站將在河北邯鄲應(ying)用(yong)，并(bing)被網甘肅、天津電(dian)(dian)力和阿里巴巴列(lie)為未來數據(ju)中心供電(dian)(dian)的優選方(fang)案，對交(jiao)直流配電(dian)(dian)網組網、數據(ju)中心高(gao)可靠高(gao)效(xiao)供電(dian)(dian)、分布式光(guang)伏接入起(qi)到重要作用(yong)，具有(you)廣闊的應(ying)用(yong)前景。

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