中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日前，國(guó)網(wǎng)山東電科院牽頭，清華大學(xué)等單位參與申報(bào)的科技成果“支撐高比例分布式光伏接入的柔性配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備及應(yīng)用”榮獲2023年山東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該成果成功研制了系列化的構(gòu)建柔性配電網(wǎng)的核心裝備，突破了柔性配電網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、控制保護(hù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有效解決了高比例分布式光伏靈活接納問(wèn)題，項(xiàng)目成果整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
攻堅(jiān)克難 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破
近年來(lái)，光伏發(fā)電在我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略中地位愈加重要，分布式光伏成為光伏發(fā)展的“主力軍”。然而，隨著分布式光伏接入比例快速提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)對(duì)源荷的剛性接納特性與分布式光伏出力強(qiáng)間歇性之間的矛盾難以調(diào)和，配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)劇增，極大制約了分布式新能源健康有序發(fā)展。柔性配電網(wǎng)能靈活控制復(fù)雜不確定性潮流，可有效提升海量分布式光伏的接入和高效消納能力，但目前仍面臨著理論支撐不足、控保技術(shù)落后、核心裝備短缺的困境，亟待攻克支撐高比例分布式光伏接入的柔性配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及裝備這一難關(guān)。
國(guó)網(wǎng)山東電科院配電技術(shù)中心主任李立生介紹說(shuō)，未來(lái)分布式光伏、電動(dòng)汽車充電設(shè)施等還將進(jìn)一步接入配電網(wǎng)，高比例分布式資源‘促消納、保供給’矛盾突出。他們圍繞交直流混聯(lián)的柔性配電網(wǎng)開展系列研究，從根本上提高傳統(tǒng)配電網(wǎng)靈活性以快速應(yīng)對(duì)高比例分布式光伏的強(qiáng)間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性和尖峰化特征。
在關(guān)鍵技術(shù)層面，該項(xiàng)目組在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目支持下，歷經(jīng)十余年攻關(guān)，提出了多層多分區(qū)柔性互聯(lián)配電網(wǎng)架理論，解決了高比例分布式光伏接入導(dǎo)致的配網(wǎng)潮流分布不均衡問(wèn)題，可保證高比例光伏配網(wǎng)中關(guān)鍵負(fù)荷的高可靠供電，并提升光伏接納能力15%以上。他們研發(fā)的柔性配電網(wǎng)“三層兩級(jí)”式控制與保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)，能夠覆蓋全時(shí)間尺度的控制與保護(hù)需求，突破了柔性配電網(wǎng)“邊緣自治-云邊協(xié)同”的分層優(yōu)化運(yùn)行控制技術(shù)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)多級(jí)協(xié)同互動(dòng)實(shí)現(xiàn)了10秒內(nèi)區(qū)域功率自平衡。還提出了非線性弧光接地故障伏安特性的精確解析表達(dá)，突破了分布式光伏并網(wǎng)配電線路弧光高阻接地故障保護(hù)技術(shù)，平均接地故障處置時(shí)間小于3秒。
勇于開拓 完成核心裝備研發(fā)
在核心裝備層面，該項(xiàng)目組聯(lián)合清華大學(xué)等優(yōu)勢(shì)力量研發(fā)了中低壓、系列化、大容量柔性電能路由器；研發(fā)了基于氣體-真空復(fù)合機(jī)械斷口的10千伏自然換流型直流斷路器，開斷時(shí)間僅2.9毫秒；提出了基于重力熱管的固態(tài)式直流斷路器強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱技術(shù)及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，研制了百微秒級(jí)開斷10千安故障電流的±750伏固態(tài)式直流斷路器。
其中，柔性電能路由器就像是電力的“智能分配器”和“管理者”，確保電力從各個(gè)來(lái)源高效、安全地傳輸?shù)叫枰秒姷牡胤?，同時(shí)提高電力的質(zhì)量和可靠性。比如，通過(guò)柔性電能路由器可以將分布式光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電負(fù)荷等多元分布式資源與配電網(wǎng)有機(jī)整合起來(lái)，充分考慮分布式光伏出力與電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)性，智能調(diào)配儲(chǔ)能資源的充放電功率和配電網(wǎng)交換的功率，在滿足充電需求的同時(shí)，最大化就地就近消納分布式光伏，實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)交換功率的可調(diào)可控。
擔(dān)當(dāng)有為 探索應(yīng)用實(shí)踐落地
目前，該項(xiàng)目整體成果已在山東配電網(wǎng)深度應(yīng)用，解決了當(dāng)前分布式光伏并網(wǎng)難、監(jiān)測(cè)難、管控難等難題，在臨沂蒙陰八達(dá)峪、濟(jì)南八澗堡和威海韓樂(lè)坊等多地開展了配電網(wǎng)柔性化改造，為全國(guó)高比例分布式光伏有序接入與消納提供了可復(fù)制、可推廣的山東范本。
該項(xiàng)目研發(fā)的多電壓等級(jí)系列化柔性配電裝備還推廣至多個(gè)省市，有效提高了配電網(wǎng)潮流靈活轉(zhuǎn)移能力和主動(dòng)調(diào)節(jié)能力，保障了民生基礎(chǔ)行業(yè)的可靠供電。該項(xiàng)目還促成了高校和企業(yè)的深入合作，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研用深度融合，有效推動(dòng)了配電設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。
該項(xiàng)目成果創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，為“新能源汽車下鄉(xiāng)”“千家萬(wàn)戶沐光行動(dòng)”等政策落地提供有力支撐，對(duì)實(shí)現(xiàn)高可靠供電、保障新能源高水平接納利用、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重大意義。
下一步，國(guó)網(wǎng)山東電科院將繼續(xù)深耕柔性配電網(wǎng)與分布式能源領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)高比例分布式新能源安全接入與靈活消納、柔性配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等目標(biāo)貢獻(xiàn)力量，為未來(lái)新型電力系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)提供新思路、新道路。
