項(xiàng)目概況

1.1 試點(diǎn)情況簡(jiǎn)介

圖1?某超充站衛(wèi)星圖

試點(diǎn)充電站由10kV配電線路通過(guò)2臺(tái)630kVA變壓器給充電樁供電。其中一臺(tái)變壓器（#1變壓器）下帶充電樁為10臺(tái)60kW直流樁和20臺(tái)7kW交流樁，主要給家用小汽車(chē)充電。另一臺(tái)變壓器（#2變壓器）下帶有5臺(tái)120kW直流樁，主要給卡車(chē)充電。兩臺(tái)變壓器供電負(fù)荷的負(fù)荷曲線未被觀測(cè)記錄。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，#1變壓器為小汽車(chē)充電樁，上有車(chē)棚，使用頻率較高，#2變壓器為卡車(chē)充電樁，使用頻率較低。

結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況與實(shí)際需求，本試點(diǎn)可進(jìn)行以下方面改造：1）信息化升級(jí)：在變壓器箱變就近加裝信息化終端，變壓器進(jìn)出線開(kāi)關(guān)更換成物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，對(duì)變壓器和各開(kāi)關(guān)狀態(tài)及電參數(shù)進(jìn)行采集，并上傳到云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；2）柔性互聯(lián)：加裝柔性互聯(lián)裝置，將2臺(tái)變壓器進(jìn)行柔性互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)移，降低供電損耗，提高帶載能力，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)供，提高檢修狀態(tài)下供電保障能力；3）增加分布式光伏和儲(chǔ)能：將現(xiàn)有車(chē)棚改造成光伏車(chē)棚，并增加儲(chǔ)能，平抑充電樁負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)沖擊，提升分布式光伏就地消納能力。

1.2 技術(shù)路線

本項(xiàng)目通過(guò)構(gòu)建柔性互聯(lián)的配電系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)大功率充電樁的沖擊性，提升現(xiàn)有當(dāng)?shù)亟蛹{電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷的能力；采用柔性互聯(lián)技術(shù)，提升保供電的可靠性。配網(wǎng)柔性互聯(lián)裝置可解決配電變壓器容量資源與負(fù)荷分布不匹配的問(wèn)題，同時(shí)可配合安裝分布式新能源，提升電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷的接入能力和應(yīng)急支撐能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增容和潮流優(yōu)化調(diào)度，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

基于電力電子技術(shù)的柔性互聯(lián)裝置可將多條饋線間的合環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)多條饋線間的靈活潮流控制，達(dá)到均衡負(fù)載、優(yōu)化電網(wǎng)供電能力，提高配電網(wǎng)可靠性和設(shè)備利用率的作用。同時(shí)還可提供一定動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力，改善電能質(zhì)量。

2 柔性互聯(lián)裝置設(shè)計(jì)方案

2.1 電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖2?電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案示意圖

本試點(diǎn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案如圖2所示，擴(kuò)建內(nèi)容及分為：

（1）柔性互聯(lián)裝置。設(shè)備的主要配置為：300kVA 2交流端口+1直流端口，直流端口帶有DC/DC變流器，其中150kW DC/DC用于與儲(chǔ)能相連，2路75kW用于與車(chē)棚光伏相連。能量管理系統(tǒng)（EMS）通過(guò)#1變和#2變的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化控制方案計(jì)算，并通過(guò)控制光伏功率及兩臺(tái)變流器的傳輸功率，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變壓器的負(fù)載均衡或故障下負(fù)荷轉(zhuǎn)供的功能。

（2）車(chē)棚光儲(chǔ)設(shè)備。設(shè)備光伏的功率參數(shù)為150kWp，儲(chǔ)能的功率參數(shù)為450kWh。兩者受柔性互聯(lián)裝置內(nèi)置的EMS控制，并通過(guò)其直流端口對(duì)兩處充電樁進(jìn)行功率支撐。此外，光伏板安裝在車(chē)棚頂空間不占用任何地面面積，使空間得到充分利用。

（3）通訊設(shè)備。由信息化終端和云平臺(tái)構(gòu)成。信息終端負(fù)責(zé)監(jiān)控改造后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，收集必要的運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)和上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)。收集的數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)參數(shù)和電氣參數(shù)。通訊設(shè)備的監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括兩臺(tái)變壓器、柔性互聯(lián)裝置、光儲(chǔ)設(shè)備。

2.2 控制系統(tǒng)方案功能

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)為云主站、融合終端、終端設(shè)備三層。

云主站層部署柔性互聯(lián)模塊，主要對(duì)安裝柔性互聯(lián)設(shè)備的配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視；

融合終端層部署柔性互聯(lián)APP，負(fù)責(zé)本配電臺(tái)區(qū)內(nèi)電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等配變信息采集以及對(duì)柔性互聯(lián)設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)視與控制，與相鄰臺(tái)區(qū)融合終端通過(guò)光纖進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)低壓直流柔性互聯(lián)的各控制策略的站控層控制，對(duì)上與云主站通訊；終端設(shè)備層部署柔性互聯(lián)設(shè)備，由低壓交直流柔性接口設(shè)備、就地協(xié)調(diào)控制裝置、直流配電端口（按照需要選配）等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)間柔性互聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、就地控制功能，執(zhí)行功率與運(yùn)方控制指令，實(shí)現(xiàn)保護(hù)故障定位與隔離、同期合閘等快速控制能力。

系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

（2）通訊組網(wǎng)

本項(xiàng)目通過(guò)在配電臺(tái)區(qū)新建智能融合終端，以融合終端為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)并擴(kuò)展低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)相關(guān)APP，通過(guò)融合終端實(shí)現(xiàn)本臺(tái)區(qū)電壓、電流、功率等配變信息管理，并計(jì)算臺(tái)區(qū)負(fù)載率、正序電流、負(fù)序電流、零序電流等信息。融合終端中擴(kuò)展柔性互聯(lián)APP，也可實(shí)現(xiàn)合環(huán)系統(tǒng)重載轉(zhuǎn)供、負(fù)載均衡、電能質(zhì)量治理、源網(wǎng)荷協(xié)同、中壓優(yōu)化調(diào)度支撐等場(chǎng)景下的協(xié)調(diào)控制。

供電公司配電房 融合終端采集就地協(xié)調(diào)控制裝置信息。就地協(xié)調(diào)控制器與各端口開(kāi)關(guān)、柔性互聯(lián)裝置之間采用RS485通訊方式或控制電纜直接采集。融合終端具備主從控制能力，能夠設(shè)置其中一臺(tái)融合終端為主控單元，其他臺(tái)區(qū)融合終端為從控單元。融合終端之間通過(guò)光纖通信，主融合終端接收從融合終端的臺(tái)區(qū)運(yùn)行信息。融合終端采用無(wú)線公網(wǎng)接入配電自動(dòng)化主站。

2.3 系統(tǒng)功能

某超充站柔性互聯(lián)裝置試點(diǎn)方案的主要功能包括重載轉(zhuǎn)供（負(fù)載均衡）、失電支援、故障隔離、平抑負(fù)荷波動(dòng)等功能。

（1）重載轉(zhuǎn)供（負(fù)載均衡）：通過(guò)獲取兩臺(tái)配電變壓器的負(fù)載率，當(dāng)配電變壓器發(fā)生過(guò)載、負(fù)載率嚴(yán)重不平衡或上級(jí)調(diào)度下發(fā)控制指令等情況時(shí)，能夠計(jì)算變壓器過(guò)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(jì)算和控制，實(shí)現(xiàn)配電變壓器間的功率互濟(jì)和配變過(guò)載治理，提供穩(wěn)定運(yùn)行保障。

（2）失電支援：當(dāng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)中某一個(gè)配電變壓器的上級(jí)交流系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致其負(fù)荷失電后，通過(guò)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(yùn)行。當(dāng)發(fā)生直流端口母線故障，能夠及時(shí)隔離故障并不影響上級(jí)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(yùn)行。

（4）平抑負(fù)荷波動(dòng) 源荷轉(zhuǎn)供：將柔性互聯(lián)裝置連接的光儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，平抑集中充用電帶來(lái)的尖峰，動(dòng)態(tài)支撐分布式能源和充電樁負(fù)荷接入和就地消納。

3 預(yù)期成效

在配電變壓器不擴(kuò)容的情況下最大化綜合利用柔性互聯(lián)裝置所連接配電變壓器的剩余容量，合理不同時(shí)刻下分配各個(gè)配電變壓器的未利用容量，實(shí)現(xiàn)多配電變壓器間功率動(dòng)態(tài)的柔性調(diào)控與容量互補(bǔ)，有效的解決目前配電網(wǎng)調(diào)峰困難、擴(kuò)容效益低等痛點(diǎn)，提升配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。