張勇軍，劉子文，鄧豐強

(1. 智慧能源工程技術研究中心(華南理工大學 電力學院)，廣東 廣州 510641；2. 河海大學 能源與電氣學院，江蘇 南京 211100)

近年來，全球新能源產業(yè)不斷發(fā)展壯大，以太陽能、風能為代表的分布式電源(distributed generation，DG)越來越受到重視與廣泛應用[1-3]。隨著分布式電源的快速增長、電動汽車的大規(guī)模接入電網(wǎng)[4-6]，以及“新基建”發(fā)展驅動下的數(shù)據(jù)中心園區(qū)的大量建設，配電網(wǎng)結構不斷變化，負荷特性日趨多樣化，這對配電網(wǎng)的運行造成了不可忽視的影響。具體表現(xiàn)有：負荷波動頻繁劇烈，有功功率和無功功率的流向日益復雜；短路電流難以預測，設備選型越來越困難；電壓越限等電能質量問題日益突出等[7-9]。

在此背景下，面向配電網(wǎng)的柔性互聯(lián)關鍵裝備和技術逐步得到國內外學者的青睞，柔性互聯(lián)配電網(wǎng)逐漸成為配電網(wǎng)發(fā)展領域的研究熱點[10-12]。2007年日本借助絕緣柵雙極晶體管(insulate-gate bipolar transistor，IGBT)串聯(lián)技術與背靠背電壓源型變流器(voltage source converter，VSC)，提出了環(huán)網(wǎng)平衡控制器，并完成了6.6 kV/1 MVA的裝置投運與示范應用，實現(xiàn)了2條互聯(lián)饋線之間的負載均衡，提高了饋線末端電壓調節(jié)能力[13]。隨后，荷蘭提出了智能節(jié)點(intelligent node，IN)[14]的定義。2010年英國提出了柔性聯(lián)絡開關(soft normally open point，SNOP)，可改變常規(guī)配電網(wǎng)聯(lián)絡開關閉環(huán)設計、開環(huán)運行的不足，揭開了柔性開關裝備的序幕[15]。文獻[16]基于柔性多狀態(tài)開關接入方式和拓撲分析，提出了一種復合控制策略，直流母線電壓由所有變流器共同控制，能夠實現(xiàn)裝置同時獨立進行有功潮流調節(jié)和無功補償2種功能。文獻[17]針對級聯(lián)型電力電子變壓器(power electronic transformer，PET)采用多個功率單元輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的拓撲結構，提出一種基于分級解耦控制的串聯(lián)均壓并聯(lián)均流控制策略，降低參數(shù)差異的影響。

柔性互聯(lián)裝備是一種可在配電網(wǎng)若干關鍵節(jié)點上替代常規(guī)聯(lián)絡開關的新型柔性一次設備。本文主要以軟聯(lián)絡開關(soft open point，SOP)、柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置(flexible loop network controller，F(xiàn)LNC)、電力電子變壓器和配電網(wǎng)柔性交流輸電系統(tǒng)(distribution flexible AC transmission system，DFACTS)為分析重點。與常規(guī)聯(lián)絡開關相比，柔性互聯(lián)技術可以解耦控制有功功率、無功功率，改善功率傳輸?shù)撵`活性，不僅具備斷開和連通功能，而且沒有常規(guī)機械式開關動作次數(shù)的限制，運行模式柔性切換，控制方式靈活多樣[18]。柔性互聯(lián)關鍵裝備的應用將使配電網(wǎng)出現(xiàn)多端交直流混合形式、蜂窩狀等多種結構形態(tài)，提高供電形式的多樣性。與此同時，可進一步提升配電系統(tǒng)的潮流調節(jié)、電壓/無功綜合控制、電能質量綜合治理以及安全性與韌性提升等技術手段，大大增強柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的主動調節(jié)以及接納多類型分布式電源和負荷的能力。

本文圍繞配電網(wǎng)柔性互聯(lián)關鍵裝備和技術的基本原理、結構和接入方式，針對柔性互聯(lián)配電網(wǎng)結構形態(tài)與運行控制關鍵技術，探索新形勢下柔性互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)展的關鍵問題，對柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀進行研究和展望，旨在為柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的發(fā)展提供科學依據(jù)和借鑒意義。

1 配電網(wǎng)柔性互聯(lián)關鍵裝備和技術

1.1 軟聯(lián)絡開關

對于柔性互聯(lián)配電網(wǎng)，研究軟聯(lián)絡開關尤為重要[19-21]。軟聯(lián)絡開關是安裝于常規(guī)聯(lián)絡開關處的電力電子裝置，能夠準確控制其兩側所連饋線間傳輸?shù)挠泄β?，并提供一定的電壓無功支撐[22-24]。典型軟聯(lián)絡開關以雙端背靠背VSC為例[25-26]，其基本結構如圖1所示，由2個背靠背VSC構成，中間直流側通過電容器并聯(lián)。AC1和AC2為交流系統(tǒng)1和交流系統(tǒng)2，相電抗器L1和L2與交流側進行功率傳遞，同時濾除VSC輸出諧波；R1和R2為相電抗器與線路損耗的等效電阻，電容器C為直流側提供電壓支撐并濾除諧波。

圖1 軟聯(lián)絡開關基本結構Fig.1 Basic structure of SOP

高度智能的自我優(yōu)化能力是基于軟聯(lián)絡開關的柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的首要特征，此外，更快的故障恢復速度也是其一大優(yōu)勢技術[27-28]。軟聯(lián)絡開關徹底改變了常規(guī)配電網(wǎng)閉環(huán)設計、開環(huán)運行的供電方式，是構成全面可控的柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的核心裝備。

1.2 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置[29-30]可看成是一個小型的、直流線路長度為零的直流輸電系統(tǒng)，整流裝置和逆變裝置安裝在1個箱體中，兩端接交流線路，可將多條饋線組成閉環(huán)網(wǎng)絡運行，其結構示意圖如圖2所示。

圖2 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置結構Fig.2 FLNC structure

不采用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置時，系統(tǒng)可看作常規(guī)配電線路，通常采用單環(huán)網(wǎng)或雙環(huán)網(wǎng)接線、開環(huán)運行的方式；采用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置時，系統(tǒng)可以在正常工作情況下實現(xiàn)多條不同配電線路之間的閉環(huán)運行，在故障情況下實現(xiàn)負荷的快速轉移，在實現(xiàn)各條饋線無縫連接的同時實現(xiàn)對負荷的就地無功補償，并對各端口的有功和無功功率進行精確控制，從而改變電網(wǎng)側的潮流，實現(xiàn)潮流優(yōu)化控制，提高設備利用率和供電可靠性[31-32]。

1.3 電力電子變壓器

電力電子變壓器也稱為固態(tài)變壓器(solid-state transformer，SST)或智能變壓器(smart transformer，ST)，是一種新型電力電子設備，其結合了電力電子元件和高頻變壓器，能夠實現(xiàn)除常規(guī)工頻交流變壓器以外的更多功能[33-35]。根據(jù)有無中間隔離級DC/DC變換器，電力電子變壓器的結構主要分為AC/AC型和AC/DC/AC型2種類型[36-37]，其中AC/DC/AC型電力電子變壓器如圖3所示。

電力電子變壓器通過電子電力轉換技術實現(xiàn)靈活的電源控制。對于AC/AC型電力電子變壓器，輸入工頻交流，在一次側調制成高頻交流，經過高頻隔離變壓器耦合到二次側，再解調成工頻交流；對于AC/DC/AC型電力電子變壓器，輸入高壓工頻交流，通過AC/DC環(huán)節(jié)轉換為高壓直流，再通過DC/AC環(huán)節(jié)轉換為高頻交流，經過高頻隔離變壓器從原邊耦合到副邊，再通過AC/DC環(huán)節(jié)轉換為低壓直流，最后通過DC/AC環(huán)節(jié)轉換為低壓交流輸出。

調制及軟聯(lián)絡開關技術，電壓、電流、功率等電氣量的控制技術以及故障保護技術等是電力電子變壓器的關鍵技術，對電力電子變壓器的電氣特性、損耗、可靠性等有著十分重要的影響。

1.4 DFACTS設備

柔性交流輸電系統(tǒng)是以電力電子技術為基礎并具有其他靜止控制器的交流傳輸設備，能夠增強電網(wǎng)的可控能力并增大輸電容量。其在配電系統(tǒng)中的應用即是DFACTS技術，又稱用戶電力技術[38-39]。DFACTS常用設備種類及功能見表1[40-42]。

與常規(guī)聯(lián)絡開關相比，軟聯(lián)絡開關調節(jié)能力更強，響應速度更快，動作成本更低，故障影響更小，可實現(xiàn)饋線間常態(tài)化軟連接，大大提高配電網(wǎng)控制的靈活性和快速性，但目前軟聯(lián)絡開關的投資成本仍然很高；柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置雖較常規(guī)交流配電網(wǎng)相比具有一定的優(yōu)勢，如可不停電轉移負荷、可就地對負荷進行無功補償、可優(yōu)化潮流控制等，但其效率較低，造價較高，且可靠性有待提高；電力電子變壓器功能雖然遠多于常規(guī)的工頻變壓器，但當前效率、功率密度、可靠性和經濟性指標一般較低，成為影響其推廣和應用的主要因素；DSVC的響應速度快，在配電系統(tǒng)中被廣泛用于對沖擊性負荷進行快速無功補償，但其產生感性無功功率主要依靠電容器，故在電壓水平過于低下而急需無功補償時，其輸出反而會減少，且其工作時會產生諧波；DSTATCOM是一個交流同期電壓源，響應速度較DSVC有明顯的改善，但其控制較為復雜，所用全控型開關器件的較高造價在一定程度上限制了其推廣應用；與無源濾波器相比，APF在技術上有著巨大的優(yōu)勢，但其成本較高，目前還不能完全取代無源濾波器。

圖3 AC/DC/AC型電力電子變壓器Fig.3 AC/DC/AC typed PET

表1 幾種DFACTS設備種類及功能Tab.1 Several DFACTS equipment types and functions

2 柔性互聯(lián)配電網(wǎng)結構形態(tài)與運行控制關鍵技術

2.1 柔性互聯(lián)配電網(wǎng)結構形態(tài)

軟聯(lián)絡開關等電力電子設備和技術的廣泛應用為不同電能形式、不同電壓等級的配電網(wǎng)互聯(lián)提供了柔性接口方式，使得配電系統(tǒng)出現(xiàn)了多端交直流混合形式、蜂窩狀等多種新形態(tài)，從而可以更好地滿足未來高滲透率可再生能源和多類型負荷的規(guī)模化接入需求。與此同時，配電網(wǎng)的柔性互聯(lián)也大大提高了系統(tǒng)運行性能的可控性，有助于解決常規(guī)配電網(wǎng)在潮流控制、電壓無功控制、電能質量治理以及安全性與韌性提升等方面調節(jié)方式和調節(jié)能力不足的問題。

2.1.1 多端柔性交直流混合配電網(wǎng)

隨著柔性互聯(lián)關鍵電力電子裝備的應用越來越廣，配電網(wǎng)的供電模式正逐漸從常規(guī)交流系統(tǒng)向交直流混合形式演變，而結構形態(tài)也從常規(guī)的放射型向多端互聯(lián)型網(wǎng)絡發(fā)展?；谌嵝灾绷骷夹g的多端柔性交直流混合配電網(wǎng)有利于多類型分布式電源和負荷的靈活接入，將成為未來配電網(wǎng)形態(tài)的一種重要形式[9]。含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的多端柔性交直流混合配電網(wǎng)結構如圖4所示。其中，不同電壓等級的交流和直流配電網(wǎng)通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置進行互聯(lián)，不同類型分布式電源和負荷可根據(jù)需要接入交流或直流配電網(wǎng)中，實現(xiàn)了交流和直流側能量的雙向靈活流動，提高了配電網(wǎng)系統(tǒng)供電的可靠性和靈活性。

我國目前已經建成包括貴州五端柔性交直流配電網(wǎng)示范工程[43]、廣東珠海多端交直流混合柔性配電網(wǎng)互聯(lián)工程[44]等在內的多個示范工程，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置也在如北京延慶智能交直流配電網(wǎng)示范工程[45]中得到了應用，這些示范工程的建設突破了配電網(wǎng)閉環(huán)運行、系統(tǒng)故障分析與自愈控制、能量優(yōu)化等關鍵技術，為交直流互聯(lián)形式的未來配電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了實際工程經驗。

2.1.2 蜂窩狀配電網(wǎng)

多端柔性開關的廣泛使用將使得蜂窩狀配電網(wǎng)(或蜂巢狀有源配電網(wǎng))成為未來配電網(wǎng)結構形態(tài)演化的一種可能方式[46]。蜂窩狀配電網(wǎng)結構由若干六邊形饋線網(wǎng)絡通過柔性控制裝置互聯(lián)組成，全網(wǎng)的潮流傳輸控制具有高可靠和高靈活性，且能夠自組織適應各類型分布式發(fā)電單元、微電網(wǎng)單元、以及各電壓等級的交流和直流配電網(wǎng)[47]。典型蜂窩狀配電網(wǎng)結構示意圖[48]如圖5所示。各微電網(wǎng)單元以及不同電壓等級的交流和直流配電網(wǎng)單元形成類似六邊形的供電區(qū)域，并通過柔性互聯(lián)控制裝置互聯(lián)。

圖4 交直流混合配電網(wǎng)Fig.4 AC/DC hybrid distribution network

圖5 典型蜂窩狀配電網(wǎng)結構Fig.5 Structure of typical honeycomb distribution network

蜂窩狀配電網(wǎng)具有極高的供電可靠性和靈活性，可以根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)實現(xiàn)不同供電單元或區(qū)域的自組織互聯(lián)或隔離，柔性互聯(lián)控制裝置在蜂窩狀配電網(wǎng)的自組織結構構成中起到了至關重要的作用。但另一方面，蜂窩狀配電網(wǎng)互聯(lián)環(huán)節(jié)多，因此在故障等非正常運行工況下功率流向和故障演化情況較為復雜，對配電網(wǎng)系統(tǒng)的控制與保護配置帶來了挑戰(zhàn)。

除了蜂窩狀配電網(wǎng)外，還可利用柔性互聯(lián)控制裝置構建如矩形狀配電網(wǎng)、三角形狀配電網(wǎng)等其他形式的環(huán)狀配電網(wǎng)拓撲。實際工程應用中可根據(jù)配電網(wǎng)的規(guī)模大小、區(qū)域電網(wǎng)的供電模式、微電網(wǎng)數(shù)量和類型、供電可靠性與經濟性要求等綜合考慮確定。

2.2 柔性互聯(lián)配電網(wǎng)運行控制關鍵技術

2.2.1 配電網(wǎng)潮流調節(jié)

潮流的雙向主動調節(jié)是柔性互聯(lián)配電網(wǎng)運行控制的首要特征。軟聯(lián)絡開關、柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置等柔性開關設備的應用可以準確連續(xù)地對配電網(wǎng)的潮流進行優(yōu)化調整，使系統(tǒng)具備了實時化和精準化的潮流主動優(yōu)化能力。柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的潮流控制關鍵技術主要包括以下問題：

a)在分布式電源和負荷功率發(fā)生時序波動等非理想運行工況下，應充分發(fā)揮柔性開關設備的作用，運用多目標魯棒優(yōu)化等方法實現(xiàn)配電網(wǎng)功率的平衡和不同子網(wǎng)間的功率支援。

b)軟聯(lián)絡開關、柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置等柔性開關設備的經濟成本較高，應綜合考慮配電網(wǎng)中的其他可調資源(如電動汽車、柔性負荷等)和網(wǎng)絡重構技術等控制手段進行聯(lián)合優(yōu)化，得到最優(yōu)的潮流優(yōu)化調節(jié)策略。

c)在配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，應根據(jù)柔性開關設備的快速可調性，避免故障電流的轉移和演變，實現(xiàn)配電網(wǎng)的故障自愈功能；因此，應研究并制訂故障情況下配電網(wǎng)的柔性開關設備的平滑快速切換和故障電流主動抑制策略。

2.2.2 配電網(wǎng)電壓/無功綜合控制

配電網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化控制關系到系統(tǒng)供電質量和無功功率需求問題[49]，同時也是減少線損、提高電網(wǎng)運行經濟性的有效措施。常規(guī)的配電網(wǎng)電壓/無功控制措施包括電容器投切、有載調壓變壓器(on-load tap changer，OLTC)分接頭等，但調節(jié)速度較慢且不能連續(xù)調節(jié)，無法有效應對高滲透率分布式電源接入帶來的電壓波動問題[50]。電力電子型柔性開關設備的應用憑借其連續(xù)可調性、快速準確性等特征，為配電網(wǎng)電壓/無功的綜合控制提供了新的解決途徑。柔性開關設備通過矢量控制技術實現(xiàn)輸出電流的四象限調節(jié)，能快速連續(xù)地向電網(wǎng)提供容性或者感性無功功率[51]。而DSVC等DFACTS設備的應用也可以有效改善配電網(wǎng)的無功電壓特性。因此，新形勢下應綜合考慮柔性開關設備、新型電壓無功調節(jié)設備和OLTC、電容器等常規(guī)調節(jié)設備在不同時間尺度下的運行特性，并進行整體協(xié)調優(yōu)化，充分發(fā)揮不同電壓控制手段的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)電壓波動的有效抑制和系統(tǒng)的高效運行。

2.2.3 配電網(wǎng)電能質量綜合治理

配電網(wǎng)的電能質量是用戶最為關注的問題之一，而大量分布式電源和非線性負荷的接入進一步惡化了配電網(wǎng)的供電電能質量。DFACTS設備通過電力電子器件的靈活可調性，可以有效保障高電能質量的電力供給；DVR可以在電網(wǎng)電壓發(fā)生暫降或驟升時，短時間內將用戶側的電壓恢復到額定值；APF則可以用于諧波抑制和功率因數(shù)補償，保證并網(wǎng)電流不受畸變負荷的影響；由串聯(lián)型DVR和并聯(lián)型APF組合而成的UPQC能同時補償電壓和電流質量，被認為是未來高效治理和改善電能質量問題的首選模式[52]。在未來大規(guī)模新能源接入的復雜配電系統(tǒng)中，根據(jù)不同類型用戶對供電質量的要求，充分發(fā)揮電力電子設備的靈活可調性對電能質量進行針對性治理，可以在節(jié)省成本的同時獲得最優(yōu)的電能質量治理效果。

2.2.4 配電網(wǎng)安全性與韌性提升技術

配電網(wǎng)的韌性體現(xiàn)了遭受極端自然災害對配電系統(tǒng)安全運行的影響程度和應對能力[53]，分布式電源的發(fā)展為配電網(wǎng)韌性的提升和重要負荷的持續(xù)供電提供了手段，但需全面量化分布式電源在極端條件下的隨機波動性影響。隨著未來柔性互聯(lián)配電系統(tǒng)的進一步發(fā)展，通過電力電子化柔性互聯(lián)關鍵裝備，對配電網(wǎng)進行極端工況下的網(wǎng)絡動態(tài)重構、新能源和儲能的持續(xù)聯(lián)供、微電網(wǎng)的孤島供電等，是提升配電網(wǎng)安全性與韌性的重要舉措。與常規(guī)配電網(wǎng)的故障恢復問題不同，極端工況下柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的韌性提升需要重點關注以下問題：

a)極端條件下分布式電源承受大擾動的能力較弱，而柔性設備的調節(jié)所引起的分布式電源出力變化可能會進一步加劇其暫態(tài)波動；因此，在利用柔性設備進行調節(jié)時需要考慮策略受暫態(tài)約束的影響。

b)利用柔性互聯(lián)裝備對配電網(wǎng)絡進行動態(tài)重構，可以靈活實現(xiàn)極端工況下系統(tǒng)的故障隔離和重要負荷持續(xù)供電，從而提升配電網(wǎng)的韌性；因此，需要結合配電網(wǎng)系統(tǒng)的柔性開關配置情況，研究適用于極端工況的配電網(wǎng)動態(tài)重構技術。

c)極端條件可能會造成配電系統(tǒng)中供電、供熱、供氣等多個能源系統(tǒng)同時發(fā)生事故，在恢復操作中應考慮不同形式能源系統(tǒng)之間的耦合關系，利用不同能源系統(tǒng)的相互支撐，實現(xiàn)配電網(wǎng)安全運行的快速恢復。

3 柔性互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)展關鍵問題探索

3.1 高滲透率分布式電源和柔性負荷接入背景下的配電網(wǎng)柔性互聯(lián)關鍵問題

分布式電源產生的電能通常均為直流電或可經過簡單整流后變?yōu)橹绷麟?，柔性負?如LED照明燈和電動汽車等)采用直流電驅動；因此，直流配電某種意義上推動了柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的發(fā)展。但高滲透率分布式電源和柔性負荷的接入，增加了電源、負荷的不確定性和協(xié)調運行的難度，配電網(wǎng)柔性互聯(lián)面臨一些關鍵問題值得探索：

a)分布式電源的接入方案問題。分布式電源存在多種集中或分散接入的方案，為了實現(xiàn)全網(wǎng)分布式電源最大容量接入，當分布式電源在網(wǎng)絡各節(jié)點自由接入時，如何確定分布式電源的最優(yōu)位置、容量組合及與其相配合的軟聯(lián)絡開關接入方式，是必須關注的問題。

b)分布式電源的并網(wǎng)消納問題。作為間歇式能源的分布式電源大量接入配電網(wǎng)，將給系統(tǒng)穩(wěn)定、電能質量和繼電保護等方面帶來諸多問題，對其進行充分消納十分重要。微電網(wǎng)和柔性互聯(lián)技術的聯(lián)動將更有利于分布式電源消納，但如何協(xié)同優(yōu)化將是解決該問題的關鍵。

c)當前電力電子技術和柔性互聯(lián)關鍵裝備成本問題。受限于當前電力電子技術和裝備的發(fā)展水平和可靠性，軟聯(lián)絡開關的工程應用尚未成熟且成本偏高[54]，但其占分布式電源和柔性負荷整體投資比例不大，而在提升分布式電源消納能力方面帶來的收益將是可觀的；因此，未來隨著換流器技術和裝備的發(fā)展成熟及成本不斷下降，配電網(wǎng)柔性互聯(lián)具有廣闊的發(fā)展前景。

d)隨著5G通信、邊緣數(shù)據(jù)處理等電力物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，海量分布式電源和柔性負荷并網(wǎng)的可觀可控成為可能。面對日益增多的5G基站、邊緣數(shù)據(jù)處理中心等物聯(lián)網(wǎng)平臺在配電網(wǎng)中配置布點的需求，探索物聯(lián)網(wǎng)平臺與柔性互聯(lián)站、光伏站、充電站等多站合一的建設模式，可以在保證系統(tǒng)可靠性和經濟性的同時，促進高滲透率分布式電源和柔性負荷的接入，并使得規(guī)?；植际诫娫春腿嵝载摵蓞⑴c電網(wǎng)協(xié)同調控成為可能。

3.2 增量配電網(wǎng)改革背景下的配電網(wǎng)柔性互聯(lián)關鍵問題

2016年10月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)了《有序放開配電網(wǎng)業(yè)務管理辦法》(發(fā)改經體〔2016〕2120號)[55]，提出按照“管住中間、放開兩頭”的體制架構，結合輸配電價改革和電力市場建設，有序放開配電網(wǎng)業(yè)務，鼓勵社會資本投資、建設、運營增量配電網(wǎng)，通過競爭創(chuàng)新，為用戶提供安全、方便、快捷的供電服務，為推進增量配電投資業(yè)務提供了明確路徑，也給配電網(wǎng)柔性互聯(lián)帶來了一些關鍵問題：

a)適應增量配電網(wǎng)市場的系統(tǒng)柔性互聯(lián)快速響應機制問題?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)調控管理手段不足，決策流程較長，難以適應增量配電改革的市場化環(huán)境；而配電網(wǎng)柔性互聯(lián)將是一種趨勢，柔性互聯(lián)裝備極大提高了配電系統(tǒng)的可控手段和調節(jié)靈活度，將在增量配電網(wǎng)市場各方高效互聯(lián)過程中的潮流定向調節(jié)、主動能量管理等方面發(fā)揮關鍵作用。

b)增量配電網(wǎng)多主體博弈問題。隨著市場管制的放松，電力與能源市場不斷興起，勢必會形成配電網(wǎng)投資、建設主體多元化的局面，各主體間以利益為導向進行多方博弈，勢必對配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行與經濟可靠帶來挑戰(zhàn)，配電網(wǎng)柔性互聯(lián)的投資主體如何界定，將決定其發(fā)展空間和技術走向。

c)隨著大規(guī)模分布式電源和多類型負荷的接入，配電系統(tǒng)的潮流發(fā)生了明顯改變，在增量配電網(wǎng)改革背景下，有可能因為各利益主體以自身利益最大化的發(fā)電或用電行為而使得系統(tǒng)潮流分布不合理，進而導致電網(wǎng)發(fā)生阻塞問題[56]，而柔性互聯(lián)裝備的應用可以有效改善系統(tǒng)的潮流分布特性；因此，應深入研究基于柔性互聯(lián)技術和市場引導機制的配電網(wǎng)阻塞管理策略，從技術和市場2個角度保證配電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和增量配電網(wǎng)改革的靈活性。

d)配電網(wǎng)規(guī)劃目標的首要考慮因素問題。目前，增量配電網(wǎng)試點項目進展總體緩慢。增量配電網(wǎng)改革背景下，配電網(wǎng)規(guī)劃市場面臨激烈競爭，搶占市場將成為配電網(wǎng)規(guī)劃目標的首要考慮因素，而規(guī)劃投資效益和電價政策也將成為規(guī)劃的限制因素；因此，以配電網(wǎng)規(guī)劃柔性多互聯(lián)、建立強聯(lián)絡網(wǎng)架結構和預留多端柔性互聯(lián)為特征的配電網(wǎng)柔性互聯(lián)研究尤其關鍵。

3.3 能源互聯(lián)網(wǎng)建設背景下的配電網(wǎng)柔性互聯(lián)關鍵問題

利用可再生能源技術和互聯(lián)網(wǎng)技術，探索多種形式能源之間相互融合的途徑，形成新型的能源利用模式(即能源互聯(lián)網(wǎng))，是推動能源變革的重要方式[57]。作為能源大規(guī)模優(yōu)化配置和使用的載體，城市配電網(wǎng)負荷分布密集，能源需求消耗大，而配電網(wǎng)的柔性互聯(lián)作為能源優(yōu)化配置的基礎平臺，其高可靠供電能力、高可控的管理調節(jié)能力，以及高效的源網(wǎng)荷優(yōu)化能力是構建城市能源互聯(lián)網(wǎng)的重要途徑。2018年，蘇州工業(yè)園區(qū)“基于柔性直流互聯(lián)的交直流混合主動配電網(wǎng)技術應用示范工程”正式投運，通過柔性互聯(lián)裝置實現(xiàn)了廣域范圍內的潮流靈活控制和多能優(yōu)化利用，支撐了蘇州城市能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展[58]。配電網(wǎng)柔性互聯(lián)技術為能源互聯(lián)網(wǎng)的建設提供了重要技術手段。

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，不同類型分布式電源和多元化負荷對配電網(wǎng)的運行管理帶來了壓力，而柔性互聯(lián)技術擴展了配電網(wǎng)的結構形態(tài)，為多類型資源靈活并網(wǎng)和多能流相互融合提供了可能的網(wǎng)絡路徑。含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)已經在部分城市示范工程中得到了應用，而蜂窩狀配電網(wǎng)憑借其獨特靈活的網(wǎng)絡互連方式也得到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。基于柔性互聯(lián)技術的配電網(wǎng)改變常規(guī)放射型結構特征，也對其優(yōu)化運行、潮流調控、故障自愈[59]等帶來了挑戰(zhàn)。因此，亟需對能源互聯(lián)網(wǎng)建設背景下的多形態(tài)混合配電網(wǎng)結構可靠性與經濟性、系統(tǒng)多能耦合與優(yōu)化運行等展開研究，使未來配電網(wǎng)發(fā)展成為滿足多資源靈活互動的多樣化供能平臺。

近年來，區(qū)塊鏈技術的發(fā)展有望成為推動未來能源互聯(lián)網(wǎng)建設的關鍵支撐，而配電網(wǎng)的柔性互聯(lián)核心設備，特別是以電力電子可控裝備為基礎的能量路由器，則成為支持區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的基礎硬件平臺[60]；因此，開展以能量路由器為基礎的關鍵配電網(wǎng)柔性互聯(lián)裝備的多類型標準化接口、多源數(shù)據(jù)采集處理技術以及多能流實時調控技術，可以為區(qū)塊鏈技術提供有效的物理硬件平臺支撐，推動區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和落地。

3.4 低壓智能配電網(wǎng)中的柔性互聯(lián)關鍵問題

低壓配電網(wǎng)位于電網(wǎng)的末端，承擔著供電和用戶用電的關鍵連接環(huán)節(jié)，但由于低壓配電網(wǎng)存在數(shù)量多、分布廣、種類繁多以及標準不統(tǒng)一等問題[61]，運維管理水平相比于中高壓配電網(wǎng)較低。隨著社會生產水平的提高和高滲透率分布式電源的接入，充分利用柔性互聯(lián)關鍵設備和技術手段對低壓智能配電網(wǎng)進行改造升級，進而建設具有智能化管控水平的低壓智能配電網(wǎng)迫在眉睫。然而，考慮到低壓配電網(wǎng)自身的特殊性，其柔性互聯(lián)關鍵技術存在以下問題需要重點考慮：

a)低壓配電網(wǎng)結構復雜多變，種類較多，網(wǎng)絡拓撲識別能力較弱，與此同時，由于位于電網(wǎng)末梢并面向用戶，低壓配電網(wǎng)的供電電能質量較低；因此，如何結合低壓配電網(wǎng)的實際運行工況和分布式電源的接入情況，以及用戶用電的實際需求，并考慮軟聯(lián)絡開關、電能質量調節(jié)器等柔性互聯(lián)設備的建設投入成本，對柔性互聯(lián)設備在低壓配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置進行規(guī)劃設計，是實現(xiàn)低壓智能配電網(wǎng)柔性互聯(lián)的首要關鍵問題。

b)柔性互聯(lián)裝置的應用使得低壓配電網(wǎng)形態(tài)結構的多樣化發(fā)展同樣成為可能。交直流混合低壓配電網(wǎng)、蜂窩狀低壓配電網(wǎng)等新型低壓配電網(wǎng)在接納分布式電源、提高用戶用電質量和可靠性，以及提升系統(tǒng)管控水平方面具有更大的優(yōu)勢。但新型低壓配電網(wǎng)絡建設成本和后期的運行維護成本較高，因此應根據(jù)實際低壓配電系統(tǒng)情況，選擇合適的網(wǎng)絡結構進行改造。

c)低壓配電網(wǎng)直接面向用戶，隨著分布式電源、電動汽車、柔性負荷等不斷接入，低壓配電網(wǎng)的運行隨機性大大增加，使得用戶供電的可靠性面臨不確定性。為此，應充分發(fā)揮軟聯(lián)絡開關、柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置等電力電子設備的高可控性，實現(xiàn)配電網(wǎng)有功無功的協(xié)同優(yōu)化，有效提高低壓配電網(wǎng)的可觀性、可控性以及與用戶的雙向互動性，使低壓配電系統(tǒng)朝著更加動態(tài)靈活、可再生能源友好接入的智能化方向發(fā)展。

4 總結與展望

柔性互聯(lián)關鍵裝備和技術為未來智慧能源接入背景下配電網(wǎng)的發(fā)展和運行調控提供了靈活高效的技術手段。隨著電力電子技術的不斷成熟和制造成本的降低，柔性互聯(lián)裝備有望在更加廣泛范圍內的配電網(wǎng)改造升級中發(fā)揮作用。因此，應進一步開展關于軟聯(lián)絡開關、柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置、電力電子變壓器等柔性互聯(lián)裝備的研究和開發(fā)，在降低設備成本的前提下提高其運行可靠性；進而基于柔性互聯(lián)關鍵裝備，對配電網(wǎng)的結構形態(tài)與運行控制關鍵技術展開研究，加快關鍵技術從理論研究到實際工程應用的落地推廣；最后，面對高滲透率分布式電源和柔性負荷的接入，還需深入探討增量配電網(wǎng)改革、能源互聯(lián)網(wǎng)建設、低壓智能配電網(wǎng)絡拓展等新形勢下柔性互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)展的關鍵技術問題，進一步推動柔性互聯(lián)技術對未來智慧配電系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮更大的作用。