1)基于柔性互联的配电网新形态。重点关注适应于高比例可再生能源接入的配电网柔性互联新形态,适应于互联网数据中心等特殊场景的柔性变电站等源荷组织新方式,蜂巢配电网、钻石配电网等配电网发展新形态,以及在“碳达峰、碳中和”目标下的配电网形态演化方式。
2)柔性配电装备控制与保护技术。重点关注面向不同应用场景柔性配电装备的拓扑设计与实现、运行控制与保护技术,包括但不限于电力电子变压器、智能软开关(柔性多状态开关)、统一潮流控制器等。3)配电网柔性互联运行控制技术。重点关注柔性配电装备接入后的系统运行与能量管理问题,包括但不限于采用集中式、分布式及就地运行策略提升配电网运行的灵活性、经济性与韧性,以及柔性配电网与车联网、城市轨道交通系统的协调运行优化问题等。4)考虑柔性互联的配电网协调规划技术。重点关注配电网柔性互联装备与分布式储能、电动汽车充放电装置、需求响应等灵活性资源的协调规划问题,以及面向未来新能源电力系统建设的多阶段动态规划方法。5)基于柔性互联的配电侧电能交易。重点关注基于柔性互联设备实现配电网端对端(Peer to Peer,P2P)电能交易的相关理论、方法与实践。6)配电网柔性互联工程经验与示范。重点关注国内外配电网柔性互联的工程示范以及相关运行经验,关注柔性配电装备的现场运行性能、安全及维护等,为工业界和学术界提供真实、可靠的现场运行数据。7)能源柔性互联新场景应用技术。重点关注基于柔性互联技术的多站融合系统,以电为主体的异质能源柔性互联新应用,交通与能源深度融合的柔性互联及协调优化技术,低碳化多能互联优化以及工业过程能源互济的新型减碳技术。
柔性直流配网(Flexible Distribution Network,FDN)在消纳分布式能源、提高能源利用效率和提升电能质量方面展现出交流配电所不具备的优势已成为学者的研究热点。我国成功建成多个智能配电网示范工程,去年8月国网杭州市供电公司负责的首个智能直流配网在杭州江东新城通过运行考验,同年9月南网贵州电力科学研究院的五端直流配电示范工程已建成。由于直流配网存在工况和拓扑结构复杂多变、交直流互联、开环、闭环共存等现象,使得故障的随机特性、非线性特性增强、耦合因素增多,使得故障形式和保护配置相对复杂,使得保护的选择性难以保证。目前,直流配网中的故障主要分为交流系统侧、换流变压器、换流器、直流系统侧故障。与传统交流配网相比,直流配网需特别关注换流变压器、换流器、直流系统侧的故障。换流变压器同常规电力变压器类似有本体保护,也配置各种主保护和后备保护。主要配置换流变压器及引线差动保护(简称大差保护),换流变压器差动保护(简称小差保护)、绕组差动保护等。换流器在直流工程中起着整流、逆变的枢纽作用,是最为关键的元件之一。换流器区的故障类型主要包括:逆变器的换相失败故障、主接线回路短路、换流阀本体及其控制系统故障以及过电压、过电流等故障。根据保护原理的不同主要分为差动保护组、谐波保护组、触发保护组、电压、电流保护组和换流阀本体保护组等。由于柔性直流配网分支众多、线路短,据数据显示,线路故障约占整个直流系统故障总数的50%,是最主要的故障类型。常见的故障有双极短路故障、单极接地故障和断线故障。其中双极短路故障对系统危害最严重。
传统保护原理的研究已接近极限,随着配网架构的日益复杂,对保护控制功能要求高,使得保护整定配合困难。应用配电物联网、移动通信技术、新一代人工智能等主流技术,给直流配网继电保护技术带来了挑战,文章将从配网故障与保护配置现状、故障电气量特征与保护原理、继电保护技术的发展趋势这三个层次介绍柔性直流配网继电保护技术的发展情况。
电力电子装备的广泛应用正深刻地改变着电力系统的运行方式、形态特征与演变路径。在配电系统层面,随着成本的降低与技术的不断成熟,基于电力电子的柔性智能装备正越来越广泛地应用于配电系统的源、网、荷等各个环节,促进了配电网朝着全面“柔性互联”的方向发展。配电网的柔性智能装备为交直流电能转换、不同电压等级互联、不同馈线间的潮流控制提供了可行的高效解决方案,更好地满足了各种场景下可再生能源接入、定制化电能供应等需求;同时,柔性互联有助于应对以往配电网调节手段有限、调节能力不足、运行方式调整风险高的挑战,从而使配电系统运行的经济性、可靠性和灵活性得到大幅提升。为探讨柔性互联背景下智能配电网运行控制与系统规划的新思路、新方法与新挑战,进一步推动该领域的研究,《电力系统自动化》针对这一研究热点策划了本期的“柔性互联配电网关键技术”专辑,以反映国内外相关研究与应用的现状。专辑涵盖了用于柔性互联的新装置、新需求,以及面向柔性互联的配电网运行优化、韧性增强及系统规划等方面的内容。本期专辑收录论文16篇。在配电网柔性互联新形态发展方面有3篇论文。浙江大学江道灼等从系统规划设计、运行控制及故障自愈等方面介绍了配电网柔性互联的研究进展,并对未来的研究方向与应用进行了展望;中国科学院电工研究所霍群海等以区域柔性互联典型应用场景为切入点,着重分析了柔性多状态开关适用的不同应用场景及相应的功能需求与技术难点;天津大学李鹏等提出了基于改进增广节点分析的柔性互联配电网统一潮流计算方法。在配电柔性互联装备及其控制方面有2篇论文。中国科学院电工研究所裴玮等提出应用于配电网三端柔性互联的三角形交交变换器,有效减少了传统方案的桥臂数量;浙江大学杨贺雅等提出了具有故障穿越能力的T型桥臂交替多电平换流器及其调制策略,以兼顾直流故障穿越能力与装置的经济性。在面向柔性互联的配电网协调控制方面有3篇论文。东北电力大学刘闯等建立了一种基于隔离型模块化多电平变换器型电力电子变压器的柔性互联配电网新结构,并提出中压直流协调控制方法;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院张宸宇等提出了基于柔性多状态开关的交直流混合配电网协调控制方法;东南大学窦晓波等提出交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略,提升了直流系统的惯性。在基于柔性互联的配电网运行优化方面有3篇论文。武汉大学孙建军等提出了基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法;浙江大学林振智等提出考虑负荷需求响应和智能软开关的配电网多时段重构模型,提高了运行的经济性和新能源消纳水平;山东理工大学彭克等考虑了区域隐私的保护,提出了基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化方法。在柔性互联配电系统韧性提升方面有2篇论文。北京交通大学王小君等针对有源配电网大面积停电时重要负荷的恢复问题,提出了含智能软开关的两步式负荷恢复方法;华北电力大学刘文霞等提出了柔性互联配电系统连锁故障风险评估方法。在考虑不同需求场景的柔性互联装置优化配置方面有3篇论文。天津大学刘洪等提出一种考虑故障损失成本的智能软开关在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法,提高了规划方案的可靠性收益;南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司)陈天华等提出一种基于改进灵敏度分析的有源配电网智能软开关的优化配置方法;华中科技大学林湘宁等提出兼顾微配网运行经济性与可靠性的智能软开关选址优化方法。