本方案是利用多端口柔性互聯(lián)裝置實現(xiàn)交流380VAC與直流750VDC雙向能量變換功能，應(yīng)用于多個臺區(qū)互聯(lián)場景時，將各臺區(qū)的微網(wǎng)變流器直流側(cè)連接，建立直流750VDC母線，實現(xiàn)多個臺區(qū)的能量交換，利用微網(wǎng)與電網(wǎng)連接的ACDC實現(xiàn)光伏、風(fēng)電、儲能對交流系統(tǒng)中負(fù)載供電，實現(xiàn)光伏、風(fēng)電、儲能等多種分布式電源就地消納，實現(xiàn)建筑/園區(qū)的近零碳能源供給；同時可實現(xiàn)光伏、風(fēng)電直流并網(wǎng)接入、儲能系統(tǒng)接入、直流充電樁接入，直流負(fù)載供電，臺區(qū)側(cè)無功補償及三相不平衡治理，部分重要負(fù)荷提供 EPS 供電功能，實現(xiàn)能量流動自適應(yīng)。
一、?工作原理
柔性互聯(lián)裝置基于脈寬調(diào)制(PWM)或背靠背型變換器的基本原理，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的功率傳輸模式，給出控制策略，實現(xiàn)對功率較為準(zhǔn)確可靠的進行實時控制轉(zhuǎn)移。柔性互聯(lián)裝置可以實現(xiàn)饋線間常態(tài)化的柔性連接，提供靈活、快速、精確的功率交換控制，從而解決DC在主動配電網(wǎng)中的分布與出力不均等問題。?? 
二、?技術(shù)特點
1）基于變流器矩陣技術(shù)，可實現(xiàn)不同電壓等級交直流端口間的柔性互聯(lián)；自帶儲能充放電和光伏MPPT控制，支持儲能及光伏直接接入,是高度集成度最高的交直流混合互聯(lián)的裝置。
2）柔性互聯(lián)裝置在功率調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上能夠融入無功補償、諧波補償?shù)入娔苜|(zhì)量治理控制策略，在進行功率調(diào)節(jié)的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)中電能質(zhì)量的提升，無需額外安裝SVG、APF等電能質(zhì)量治理設(shè)備；交流側(cè)端口支持電能質(zhì)量治理功能，提升臺變輸出側(cè)電能質(zhì)量，降低損耗。
3）變流器模塊化設(shè)計，損壞模塊可選擇切除，不影響正常模塊運行，支持冗余，提升設(shè)備運行可靠性。
4）分布及集中控制相結(jié)合，自組網(wǎng)高速光纖通信實現(xiàn)載波級同步控制，變流器模塊即插即用，支持功率模塊串并聯(lián)適應(yīng)不同電壓及功率等級接入，同時可實現(xiàn)不同電壓等級交直流端口互聯(lián)，提升了設(shè)備使用靈活性。
5）采用I型三電平拓?fù)洌裙β氏孪啾榷娖酵負(fù)鋵崿F(xiàn)了設(shè)備小型化和高效化，降低了裝置對供電電網(wǎng)的諧波注入。
6）柔性互聯(lián)裝置采用全控型器件，相對于傳統(tǒng)的有載調(diào)壓器、饋線開關(guān)調(diào)節(jié)精度與相應(yīng)速度更高，能夠進行快速的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重構(gòu)。
三、?技術(shù)參數(shù)
| 交流端口 | (1)?交流端口：三相四線
(2)?AC380V/300kW (3)?多路端口支持負(fù)載均衡控制，負(fù)載均衡度不低于90% |
| 直流端口 | (1)?DC300~750V
(2)?支持儲能電池、光伏系統(tǒng)、充電樁接入 |
| 本地監(jiān)控及
能量管理模塊 |
(1)?具備人機監(jiān)控、支路測控等功能，負(fù)責(zé)AC/DC變流器儲能DC/DC、光伏DC/DC的協(xié)調(diào)控制、以及能量路由管理
(2)?監(jiān)測與顯示功能：本地能量管理模塊通過通訊口（以太網(wǎng)、CAN）與裝置進行信息交互，能顯示裝置端口電壓、電流、功率、電能質(zhì)量、負(fù)荷、變流器溫度、開關(guān)狀態(tài)等多種信息 (3)?控制功能：本地能量管理模塊對裝置端口下發(fā)功率指令，交流端口可下發(fā)有功、無功功率指令，自動調(diào)節(jié)交流端口負(fù)載均衡度；可下發(fā)諧波補償指令、不平衡補償指令，功率因數(shù)控制指令 (4)?具備與臺區(qū)智能融合終端通信 (5)?具備光纖接口，與功率模塊進行高速通信功能 (6)?支持遠(yuǎn)程/本地啟停功能 (7)?觸摸顯示屏 (8)?通訊接口：光纖/以太網(wǎng)/485 (9)?具備故障記錄 |
| AC/DC變流器 | (1)?交流電網(wǎng)電壓：380V±10%
(2)?電網(wǎng)頻率：50Hz（-1.5~1.5） (3)?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：二極管鉗位三電平、支持多機并聯(lián) (4)?交流側(cè)總電流諧波畸變率：≤3% (5)?安裝方式：模塊化并聯(lián)，單模塊損壞情況下整體降容運行，提高裝置運行可靠性 (6)?通信方式：光纖接口，與集中控制器進行高速通信 (7)?電壓不平衡度≤ 2% (8)?電流控制精度：＜0.5%FS (9)?直流電壓范圍：DC650V-850V (10)?直流電壓穩(wěn)壓精度：≤1% (11)?最大轉(zhuǎn)化效率：≥97.5% (12)?運行模式：功率雙向流動、恒流/恒功率可選 (13)?具備諧波補償功能：諧波補償率≥97% (14)?具備無功補償：目標(biāo)功率因數(shù)-1.0~1.0可設(shè)置。 (15)?具備不平衡補償功能：在裝置額定容量范圍內(nèi)，補償后負(fù)荷電流不平衡度小于3% (16)?過載能力：110%負(fù)載≥10min且120%負(fù)載≥1min (17)?故障保護：過功率限流、交流側(cè)斷路器、直流側(cè)斷路器、直流過流保護、直流過壓保護、交流過壓保護、交流過流保護、過溫保護； (18)?隔離功能：交直流隔離，隔離耐壓≥2.5kV (19)?冷卻方式：風(fēng)冷 |
| 儲能DC/DC變流器 | (1)?母線側(cè)直壓：DC650V-850V
(2)?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三電平 (3)?通信接口：光纖接口，與集中控制器進行高速通信 (4)?儲能側(cè)：300~750V (5)?具備雙向運行模式；支持多機并聯(lián)；恒壓/恒流控制 (6)?輸出電壓紋波系數(shù)：＜1%； (7)?輸出電壓精度：＜0.5%FS； (8)?輸出電流精度：＜0.5%FS； (9)?轉(zhuǎn)換效率：≥98%； (10)?過載能力：110%負(fù)載≥10min且120%負(fù)載≥1min (11)?故障保護：母線側(cè)斷路器保護、直流過流保護、直流過壓保護 (12)?支持與BMS系統(tǒng)通訊，通訊方式CAN/485 (13)?冷卻方式：風(fēng)冷 |
| 光伏DC/DC變流器 | (1)?母線側(cè)直壓：DC650V-850V
(2)?光伏側(cè)：300~750V (3)?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三電平 (4)?通信模式：光纖接口，與集中控制器進行高速通信 (5)?具備雙向運行模式；支持多機并聯(lián)；恒壓/恒流/MPPT控制 (6)?輸出電壓紋波系數(shù)：＜1%； (7)?輸出電壓精度：＜0.5%FS； (8)?輸出電流精度：＜0.5%FS； (9)?轉(zhuǎn)換效率：≥98%； (10)?過載能力：110%負(fù)載≥10min且120%負(fù)載≥1min (11)?故障保護：母線側(cè)斷路器保護、直流過流保護、直流過壓保護 (12)?冷卻方式：風(fēng)冷 |
| 保護通訊要求 | |
| 通訊方式 | 光纖/以太網(wǎng)/485 |
| 保護 | (1)?交流過/欠壓保護
(2)?交流過/欠頻保護 (3)?直流過/欠壓保護 (4)?過流保護 (5)?過載保護 (6)?短路保護 (7)?過溫保護 |
| 過載能力 | 過載能力：1.1倍長期運行，1.2倍至少60s |
| 故障記錄 | 100次故障信息記錄 |
四、?運行策略
柔性互聯(lián)裝置將綜合考慮光伏出力、儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)以及電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)實現(xiàn)系統(tǒng)功率的智能調(diào)節(jié)。多路交流端口功能支持負(fù)載均衡控制。直流端口支持儲能電池、光伏系統(tǒng)、充電樁接入。實現(xiàn)交流380VAC與直流750VDC雙向能量變換功能，應(yīng)用于多個臺區(qū)互聯(lián)場景時，將各臺區(qū)的微網(wǎng)變流器直流側(cè)連接，建立直流750VDC母線，實現(xiàn)兩個或多個臺區(qū)的能量交換；同時可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)直流并網(wǎng)接入、儲能系統(tǒng)接入、直流充電樁接入，臺區(qū)側(cè)無功補償及三相不平衡治理，實現(xiàn)能量流動自適應(yīng)。
（1）負(fù)載均衡：通過獲取兩臺配電變壓器的負(fù)載率，當(dāng)配電變壓器發(fā)生過載、負(fù)載率嚴(yán)重不平衡或上級調(diào)度下發(fā)控制指令等情況時，能夠計算變壓器過載情況、剩余配電變壓器可用容量和低壓交直流柔性接口設(shè)備可用容量，完成配變間轉(zhuǎn)供功率計算和控制，實現(xiàn)配電變壓器間的功率互濟和配變過載治理，提供穩(wěn)定運行保障。
（2）失電支援：當(dāng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)中某一個配電變壓器的上級交流系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致其負(fù)荷失電后，通過柔性互聯(lián)裝置向失電負(fù)荷提供功率支撐，最大化支撐故障影響的負(fù)荷連續(xù)供電。
（3）故障隔離：當(dāng)一側(cè)端口的交流電網(wǎng)發(fā)生故障，不影響其他端口的正常運行。當(dāng)發(fā)生直流端口母線故障，能夠及時隔離故障并不影響上級交流電源。當(dāng)發(fā)生直流饋線故障，能夠快速完成故障定位、隔離并恢復(fù)直流側(cè)運行。
（4）平抑負(fù)荷波動源荷轉(zhuǎn)供：將柔性互聯(lián)裝置連接的光儲系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制，平抑集中充用電帶來的尖峰，動態(tài)支撐分布式能源和充電樁負(fù)荷接入和就地消納。
（5）充電站增容：當(dāng)有新建充電站需求時，可通過柔性將附近臺區(qū)變壓器閑置容量匯集，同時補充分布式光伏和儲能容量，減少專變線路投資和降低線損。當(dāng)有充電功率需求時，柔性互聯(lián)裝置將交流側(cè)閑置匯集輸送到直流側(cè)，同時補充分布式光伏和儲能容量，滿足峰值充電功率需求；當(dāng)無充電需求時，可將分布式光伏和儲能容量輸送到附近臺區(qū)變壓器，增加分布式光伏和儲能的利用率，降低線損。
（6）臺區(qū)供電容量增容：當(dāng)配電用變壓器存在短時過載風(fēng)險時，通過柔性互聯(lián)裝置將鄰近變壓器互聯(lián)，將鄰近變壓器空閑容量轉(zhuǎn)移至短時過載變壓器擴容，提高配電短時帶載能力，實現(xiàn)功率動態(tài)分配能力。
（7）變壓器負(fù)載率均衡：變壓器的負(fù)載率不均是影響其運行效率的重要因素，通過柔性互聯(lián)裝置實現(xiàn)不同臺區(qū)變壓器間的功率平衡分配，實現(xiàn)變壓器負(fù)載率的均衡，進而提高變壓器的運行效率。
（8）交直流混合配電：光伏等直流電源具有較強的間歇性，利用柔性互聯(lián)裝置實現(xiàn)交直流電網(wǎng)的互聯(lián)能夠有效地提高新能源利用率，并實現(xiàn)系統(tǒng)靈活配電。針對圖2的系統(tǒng)架構(gòu)，以下為其典型的應(yīng)用實例。
當(dāng)光伏系統(tǒng)發(fā)電功率大于系統(tǒng)中直流負(fù)載功率時，光伏發(fā)電過剩，此時開啟柔性互聯(lián)裝置，運行于并網(wǎng)模式，可實現(xiàn)光伏向電網(wǎng)的功率傳輸。
當(dāng)光伏系統(tǒng)發(fā)電功率小于系統(tǒng)中直流負(fù)載時，光伏發(fā)電不足，此時開啟柔性互聯(lián)裝置，運行于負(fù)載供電模式，可實現(xiàn)交流側(cè)向直流負(fù)載的供電，進而實現(xiàn)交直流靈活配電。
（9）電壓暫降及中斷治理：柔性互聯(lián)裝置配合SSTS使用，可實現(xiàn)電源間柔性切換，當(dāng)其中一交流端口網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)電壓暫降或中斷時，柔性互聯(lián)裝置可輔助SSTS快速切斷發(fā)生電壓質(zhì)量異常交流側(cè)電網(wǎng)，切換到由柔性互聯(lián)裝置供電，通過調(diào)整另一交流側(cè)端口與直流側(cè)儲能功率，實現(xiàn)功率軟接入到另一端口；當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓恢復(fù)正常后，通過控制柔性互聯(lián)裝置輸出電壓的頻率、相位和幅值，實現(xiàn)無沖擊并入恢復(fù)正常電網(wǎng)。
五、?基于零碳目標(biāo)的控制策略
圖一：基于零碳目標(biāo)的調(diào)控策略流程
圖二：光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷功率時的基于零碳目標(biāo)的調(diào)度策略
圖三：光伏發(fā)電功率小于負(fù)荷功率時的基于零碳目標(biāo)的調(diào)度策略
圖四：光伏發(fā)電功率為零時的基于零碳目標(biāo)的調(diào)度策略
圖五：負(fù)載均衡控制策略
六、?運行效果
本地能量管理系統(tǒng)根據(jù)兩臺區(qū)運行目標(biāo)，決策臺區(qū)柔性互聯(lián)運行模式進入零碳模式或者負(fù)載均衡模式。當(dāng)臺區(qū)要求實現(xiàn)零碳目標(biāo)時，優(yōu)先光伏和儲能出力至臺區(qū)負(fù)荷，使臺區(qū)變壓器負(fù)載率為0，實現(xiàn)零碳目標(biāo)。當(dāng)臺區(qū)要求實現(xiàn)負(fù)載均衡目標(biāo)時，將光伏和儲能出力參與兩臺區(qū)負(fù)載自動均衡調(diào)節(jié)，將重載臺區(qū)部分負(fù)荷由輕載臺區(qū)供給，實現(xiàn)兩臺區(qū)負(fù)載均衡。
圖一：柔性互聯(lián)裝置實時數(shù)據(jù)
圖二：源網(wǎng)荷儲充數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運行圖
當(dāng)前工況為負(fù)載均衡調(diào)度：當(dāng)日光伏發(fā)電為7.8kW，臺區(qū)一負(fù)載功率64kW，臺區(qū)二負(fù)載功率91kW，充電樁功率為26kW，兩臺區(qū)變壓器負(fù)載率不均，當(dāng)柔性互聯(lián)啟動負(fù)載均衡調(diào)控時，兩端口變流器自動調(diào)節(jié)功率流向，使臺區(qū)一和臺區(qū)二變壓器負(fù)載均為60kW左右，實現(xiàn)負(fù)載均衡目標(biāo)。
七、?應(yīng)用場景&案例
某地臺區(qū)柔性互聯(lián)裝置應(yīng)用于多個交流臺區(qū)直流互聯(lián)場景，參與協(xié)控調(diào)度，實現(xiàn)有功功率、無功功率、三相不平衡電流補償、并離網(wǎng)切換及離網(wǎng)運行供電等功能。
根據(jù)某地區(qū)整縣高比例分布光伏建設(shè)的實際情況，積極應(yīng)對有源配網(wǎng)發(fā)展變化，提出一種源網(wǎng)荷儲優(yōu)化管理的柔性互聯(lián)裝置及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制策略，通過對各個端口的能量管理，在局部消納的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于“源-網(wǎng)-荷-儲-充”的新型有源配電網(wǎng)模型，重點應(yīng)用分布式儲能、低壓物聯(lián)、柔性互聯(lián)等技術(shù)，解決分布式光伏消納堵點難點問題，實現(xiàn)電力電量分層分級分區(qū)平衡和分布式光伏“應(yīng)接盡接”。
