日前，国网山东电科院牵头，清华大学等单位参与申报的科技成果“支撑高比例分布式光伏接入的柔性配电网关键技术、核心装备及应用”荣获2023年山东省科技进步一等奖。该成果成功研制了系列化的构建柔性配电网的核心装备，突破了柔性配电网架构设计、控制保护等多项关键技术，有效解决了高比例分布式光伏灵活接纳问题，项目成果整体达到国际领先水平。
攻坚克难 实现关键技术突破
近年来，光伏发电在我国“双碳”战略中地位愈加重要，分布式光伏成为光伏发展的“主力军”。然而，随着分布式光伏接入比例快速提高，传统配电网对源荷的刚性接纳特性与分布式光伏出力强间歇性之间的矛盾难以调和，配电网安全稳定运行风险剧增，极大制约了分布式新能源健康有序发展。柔性配电网能灵活控制复杂不确定性潮流，可有效提升海量分布式光伏的接入和高效消纳能力，但目前仍面临着理论支撑不足、控保技术落后、核心装备短缺的困境，亟待攻克支撑高比例分布式光伏接入的柔性配电网关键技术及装备这一难关。
国网山东电科院配电技术中心主任李立生介绍说，未来分布式光伏、电动汽车充电设施等还将进一步接入配电网，高比例分布式资源‘促消纳、保供给’矛盾突出。他们围绕交直流混联的柔性配电网开展系列研究，从根本上提高传统配电网灵活性以快速应对高比例分布式光伏的强间歇性、波动性、随机性和尖峰化特征。
在关键技术层面，该项目组在国家自然科学基金、国家电网公司科技项目支持下，历经十余年攻关，提出了多层多分区柔性互联配电网架理论，解决了高比例分布式光伏接入导致的配网潮流分布不均衡问题，可保证高比例光伏配网中关键负荷的高可靠供电，并提升光伏接纳能力15%以上。他们研发的柔性配电网“三层两级”式控制与保护系统架构，能够覆盖全时间尺度的控制与保护需求，突破了柔性配电网“边缘自治-云边协同”的分层优化运行控制技术，源网荷储多级协同互动实现了10秒内区域功率自平衡。还提出了非线性弧光接地故障伏安特性的精确解析表达，突破了分布式光伏并网配电线路弧光高阻接地故障保护技术，平均接地故障处置时间小于3秒。
勇于开拓 完成核心装备研发
在核心装备层面，该项目组联合清华大学等优势力量研发了中低压、系列化、大容量柔性电能路由器；研发了基于气体-真空复合机械断口的10千伏自然换流型直流断路器，开断时间仅2.9毫秒；提出了基于重力热管的固态式直流断路器强迫风冷散热技术及参数优化设计方法，研制了百微秒级开断10千安故障电流的±750伏固态式直流断路器。
其中，柔性电能路由器就像是电力的“智能分配器”和“管理者”，确保电力从各个来源高效、安全地传输到需要用电的地方，同时提高电力的质量和可靠性。比如，通过柔性电能路由器可以将分布式光伏、储能、电动汽车充电负荷等多元分布式资源与配电网有机整合起来，充分考虑分布式光伏出力与电动汽车充电负荷的随机波动性，智能调配储能资源的充放电功率和配电网交换的功率，在满足充电需求的同时，最大化就地就近消纳分布式光伏，实现与配电网交换功率的可调可控。
担当有为 探索应用实践落地
目前，该项目整体成果已在山东配电网深度应用，解决了当前分布式光伏并网难、监测难、管控难等难题，在临沂蒙阴八达峪、济南八涧堡和威海韩乐坊等多地开展了配电网柔性化改造，为全国高比例分布式光伏有序接入与消纳提供了可复制、可推广的山东范本。
该项目研发的多电压等级系列化柔性配电装备还推广至多个省市，有效提高了配电网潮流灵活转移能力和主动调节能力，保障了民生基础行业的可靠供电。该项目还促成了高校和企业的深入合作，实现了产学研用深度融合，有效推动了配电设备全产业链升级。
该项目成果创造的经济和社会效益显著，为“新能源汽车下乡”“千家万户沐光行动”等政策落地提供有力支撑，对实现高可靠供电、保障新能源高水平接纳利用、实现“双碳”目标具有重大意义。
下一步，国网山东电科院将继续深耕柔性配电网与分布式能源领域，为实现高比例分布式新能源安全接入与灵活消纳、柔性配电网安全经济运行等目标贡献力量，为未来新型电力系统发展建设提供新思路、新道路。
