柔性配電網是指為能實現柔性閉環運行的配電網。是由天津大學肖峻教授提出。利用柔性電力電子技術改造的配電網是一個重要趨勢，能有效解決傳統配電網發展中的一些瓶頸問題。先進的電力電子技術可以構建靈活、可靠、高效的配電網，既可提升城市配電系統的電能質量、可靠性與運行效率，還可應對傳統負荷以及比例可再生能源的波動性。詳細介紹了FDN的定義、組網形態與運行方式，並與傳統配電網對比。
基本介紹
- 中文名：柔性配電網
- 外文名：flexible distribution network, FDN
- 提出人：肖峻
- 提出時間：2017年
- 領域：能源
- 學科：電氣工程
簡介,FDN的定義,柔性配電網的實現,FDN的組網形態,柔性配電網的優勢,
簡介
利用柔性電力電子技術改造的配電網是一個重要趨勢，能有效解決傳統配電網發展中的一些瓶頸問題。先進的電力電子技術可以構建靈活、可靠、高效的配電網，既可提升城市配電系統的電能質量、可靠性與運行效率，還可應對傳統負荷以及比例可再生能源的波動性。
智慧型柔性開關(也稱軟開關，包括SNOP, SOP,DC Link)}是安裝於傳統聯絡開關處的一種新型智慧型電力電子裝置，它能使傳統閉環設計開環運行的配電網改為柔性閉環運行。傳統配電網通過調節開關的開合狀態來改變電網拓撲，這種0-1調節模式，能在一定程度上改變潮流分布;安裝柔性開關後，能平滑調節饋線間潮流分布，其優勢主要體現在以下幾方面:1)回響速度更快，潮流調節能力; 2降低電網損耗，最佳化電壓分布，提高暫態電壓穩定性 ; 3提高對分散式電源(distributedgeneration DG)·波動負荷的消納能力 4)均衡饋線間負載，提高供電能力縮小故障停電範圍，提高供電可靠性。
FDN的定義
傳統配電網(簡稱剛性配電網，與柔性配電網相對)由於受短路容量、電磁環網等問題的限制，被迫採取閉環設計開環運行的模式。潮流隨網路結構參數以及負荷需求而自然分布，只能通過開關操作的網路重構才能在一定程度上改變潮流分布。開環運行對供電可靠性有負面影響，潮流控制力不強對安全性和供電能力也是不利的。
本文將FDN定義為能實現柔性閉環運行的配電網。FDN有2個特徵:第1個特徵是閉環，這是因為 FDN在閉環點對短路電流具有阻斷能力;第2個特徵是柔性，即某些節點對所連多個支路的潮流具有多方向連續調控能力，從電網角度看能一定程度改變潮流的自然分布。閉環特徵讓FDN可能達到更高的供電可靠性，能做到故障或檢修時避免短時停電;柔性特徵讓FDN具備更強大的潮流控制能力，能更快更廣地適應負荷與DG的波動。
FDN概念屬於智慧型配電網的子集。智慧型配電網是新一代配電網的統稱，其內涵非常豐富:既有DG、儲能等新元件接入，又包括配電網路自身的升級換代。網路換代有2方面內容:1)信息通信技術對二次系統的升級;2)電力電子技術對一次系統的升級。FDN的提出是針對方面2)的。FDN與主動配電網(active distribution network ADN)概念不同:ADN針對DG進行主動調度，讓其與電網協同工作;FDN針對電網一次系統，讓其具備柔性能力。二者也存在聯繫:柔性化提高了電網潮流轉移調節能力，有助於間歇性DG的消納，對提高整個配電網的主動調節性也是有益的。
柔性配電網的實現
在已有電網基礎上構建FDN，只需要部分關鍵節點或支路具有柔性閉環能力，這部分節點/支路稱為柔性節點/柔性支路。柔性節點或柔性支路的關鍵設備是電力電子裝置。柔性開關本質上是一種2端電力電子裝置，可由背靠背電壓源型變流器(voltagesource converter VSC)、統一潮流控制器(unifiedpower flow controller UPFC)、靜止同步串聯補償器(static synchronous series compensatory SSSC)等電力電子裝置實現。若直接使用柔性開關，通常在饋線聯絡處替代傳統開關(以下稱剛性開關，與柔性開關相對)，這種情況適合單聯絡接線的柔性改造。
對於多聯絡接線，既可採用多台柔性開關，也可採用連線效率更高的多端電力電子裝置。由於開閉站在現有城市配電網中廣泛使用，文獻「13]提出的柔性開閉站(flexible switching station FSS)是構建FDN的關鍵設施，具有組網效率高、規模易於伸縮擴展的優點，更能滿足大規模複雜FDN的組網需求。FSS的核心是一台多端柔性裝置，但從配電網工程師的角度來看，更適合視為由通過母線連線的多個柔性開關構成的開閉站，單台柔性開關也可視為FSS的特例。FSS的概念還利於結合傳統剛性開關，採用柔性開關和剛性開關的混合方式，混合FSS對到變電站的主饋線可採用柔性開關連線，對到次級分支線路可採用剛性開關連線。
FDN的組網形態
一些新的研究探討了與我國現狀不同的組網形態方式，例如格線化組網、利用能量路由器[’“]組網等。但由於我國已基本完成了大規模配網建設改造，現有網路規模龐大，已具有超前性。因此必須考慮從現有接線模式向FDN過渡並簡化接線。
FDN並非全面替代剛性開關，而是在關鍵位置採用柔性開關，這是由於柔性開關造價高，即使大規模套用後也會明顯高於剛性開關，在設備可靠性和耐久性方面也很難超過剛性開關。因此，部分柔J陛化改造後會取得性價比更好的結果。
傳統配電網的多聯絡接線比單聯絡接線具有更高的允許負載率，未來高比例分散式電源需要更靈活暢通的網路結構。因此，本文認為城市配電網採用多端FSS對多回饋線進行組網更為合適。
依據配電網規劃技術原則，中壓配電網中架空網接線模式主要包括輻射和多分段適度聯絡2種;電纜網主要包括單環和雙環2種。
柔性配電網的優勢
本文明確了柔性配電網FDN的定義及其特徵;提出了以柔性開閉站FSS為核心的多饋線互聯組網形態;提出了從現有接線到FDN的過渡方式;提出了FDN的運行方式以及安全性分析方法。與傳統剛性配電網對比，發現FDN的優勢如下:
1)在正常運行方面，FDN能較好地均衡饋線以及變電站主變的負載，安全裕度更高;而剛性配電網會出現重載或者輕載很不均衡的情況。
2)在N-1安全性方面，由於FSS在多回饋線間具有連續負荷分配能力，能充分利用網路相互支持，安全性更高;而剛性配電網依靠開關重構的負荷轉移是離散的，相對FDN安全性更低。
3)在供電能力方面，FDN不僅會提升TSC}並且TSC能在各種負荷分布下達到，在實際中容易實現;而剛性配電網在很多分布下無法實現TSC o 柔性化是配電網發展的一個重要趨勢，FDN概念會帶來很多令人感興趣的課題，如柔性化程度如何衡量、如何確定合理的柔性度。後續研究還將提高計算精度，計及損耗和FSS無功輸出的獨立性，並考慮DG、儲能、用戶回響等因素，研究FDN對消納間歇性DG的作用。
必須指出，電力電子器件套用於中壓配電網目前還存可靠性、損耗和成本等問題[}20> > FDN的研究仍處於概念和起步階段，大規模的推廣套用還需要時間。但隨著科學技術的發展以及新型可關斷器件的出現[2()]，FDN在未來應具有廣闊的前景。
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