柔性互联技术的思考与实践

1. 发展背景
   分布式能源和电动汽车接入配网带来功率潮汐性波动和源荷时空不匹配问题，现有配电网难以适应，柔性互联装置作为智能电力电子设备，具备功率调节和故障阻断功能，推动配电网向交直流柔性互联形态演进。

2. 发展历程
   柔性互联技术经历开关连接、可控移相器、串联型和并联型四个阶段，最终向故障阻断串联型和高压单模块并联型发展。串联型适用于同一片区互联，通过调节电源点间串联电压实现潮流控制；并联型适用于不同分区互联，具备完备的潮流控制和故障穿越功能。

3. 适用场景
   柔性互联技术在电网侧的应用场景包括：

• 轻重载功率互济：通过互联装置将中心实验楼日平均负载率控制在60%，提高台区能效和供电可靠性。
• 跨分区互联：实现负荷不停电转供，串联型适用于同一片区互联，并联型适用于不同分区互联。
• 负荷热转供：通过中压互联保证故障下供电无缝切换，移动式低压互联实现小区配变热倒无感切换。
• 直流源荷接入：构建交直流双环形态的光储充微网，灵活接入交直流源荷，助力电动汽车下乡。

用户侧应用场景包括：

• 用户需量电费优化：柔性互联装置可有效降低企业基本电费约30%。
• 园区光伏内部消纳：减少光伏上网倒送电量，降低用能成本。
• 供电能力提升：香港电灯有限公司通过低压柔性互联将转供能力提升2倍以上。
• 数据中心容量互济：实现虚拟增容，减少外线投资，释放约20MVA供电容量。

4. 关键技术

• 低压互联非隔离技术：取消隔离变压器提升效率，但需解决共模分量问题。
  • 共模抑制思路：工频共模分量通过控制工频环流为零抑制，高频共模分量通过调制策略和传导路径重构抑制。
  • 联合抑制优化调制策略：结合单端低共模调制和多端同步调制实现高频共模电压抑制。
  • 占空比轮换对消策略：通过重构六相波形实现两两对消，消除系统共模电压。
  • 传导路径重构：选择三相四桥臂拓扑结构进行硬件共模抑制。
  • 零序阻断策略：大电流系统通过构建双向功率器件阻断电路切断零序电流通路，小电流系统采用双端协同控制策略抑制零序分量传播。
• 中压互联串联型技术：构建串联型全电压故障阻断拓扑，提出串联补能模块和阻断单元混联结构，减少模块数量，提升功率密度和效率。

5. 工程实践

• 扬中绿色能源岛柔性互联示范工程：涵盖轻重载功率互济、负荷可靠供电、交直流微电网等场景，示范应用高效高功率密度中低压柔性互联系列装备。
• 低压柔性互联示范应用：研制非隔离抱杆式柔性互联，构建交直流光储充微网，解决电动汽车激增问题。
• 中压柔性互联示范应用：研制全电压故障阻断四端串联型柔性互联，实现光伏倒送互联，释放供电能力，为充电站提供电能。

6. 未来展望

• 技术攻关方向：联合西安交通大学、五十五所攻关15kV高压SiCMOSFET国产化难题。
• 发展方向：依托SiC、GaN等宽禁带电力电子器件，引领配网电力电子拓扑变革，构建基于固态变压器、柔性互联的新一代配用电装备，推动交直流现代智慧配网形态演进。
• 应用前景：交直流柔性互联打造光伏直流汇聚、源网荷储协调控制、用能场景多样高效的智慧配用电系统。