今天分享的是：2025分布式能源接入挑战下的多电压等级直送型柔性配网架构及应用案例
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南方电网创新柔性配网技术 破解新能源接入难题
随着新能源产业的快速发展，农村地区分布式光伏等清洁能源的普及率不断提升，如何实现这些能源的高效消纳与灵活调配，成为电网升级的重要课题。近日，中国南方电网在多电压等级直送型柔性配网领域取得突破性进展，通过创新架构与技术应用，为高比例新能源接入提供了切实可行的解决方案。
新能源浪潮下的电网挑战
近年来，南方五省区持续推进乡村振兴与新型城镇化建设，农村电网面临着前所未有的转型压力。根据规划，到2025年，农村分布式新能源需实现“应并尽并”，电能在农村能源消费中的占比将显著提升。然而，新能源占比的快速增大也带来了一系列问题：传统配电网缺乏对高比例光伏集中送出与消纳的支撑能力，尤其在贵州等山区，复杂的地理环境使得光伏接入的机理分析、方案设计更具挑战性，现有交直流混合配电模式难以满足灵活调配需求。
数据显示，我国新能源占比将从2025年的14%逐步提升至2060年的77%，非化石能源占比也将同步增长。在这一背景下，如何让配电网适应高比例新能源、多样化负荷（如充电桩、5G基站）的接入需求，成为电力行业亟待解决的关键问题。
柔性配网架构：打破传统电网壁垒
针对上述挑战，南方电网提出了多电压等级直送型柔性配网架构，通过创新拓扑设计实现了分布式能源与负荷的高效协同。该架构的核心在于将两个相邻配变台区通过柔性互联装置连接，利用多等级直流母线（包括±375V、750V、1500V）实现不同电压等级的功率传输。
具体而言，这种架构依据分布式光伏的安装位置匹配不同的交流与直流馈线，整合台区内的光伏、充电桩、基站等交直流负荷，让光伏功率可以灵活调配。例如，距离入网变压器较近的光伏可接入较低电压等级的母线，而较远的则接入较高电压等级，减少线路损耗。同时，多端交直流互联的设计大幅提升了系统间功率柔性传输能力，不仅能满足电动汽车直流充电等多样化需求，还能重新优化潮流分布，减少配网过电压与低电压现象，显著提高配电灵活性和冗余度。
技术突破：多端口变换器与智能管理系统
支撑这一架构落地的关键技术是多端口柔性互联系统。该系统采用H桥式模块单元串联结构，构建出多直流输出模态，实现了±375V、±750V、1500V等多电压等级的灵活转换，额定容量达500kVA，端口间能量交互响应时间仅0.5秒，能快速应对负荷变化。
在电路设计上，系统通过隔离变压器接入台区配变，将电压转换为换流器适用的交流电压，再通过三相H桥AC/DC变流器导出多组直流母线。直流侧可直接接入光伏、DC/DC快速充电变流器、5G基站等设备，通过切换变流器的接入方式实现不同电压等级的灵活切换，确保功率高效传输。
为解决线路阻抗差异导致的无功功率分配不均问题，研发团队还创新引入了自适应虚拟阻抗技术，通过精准算法实现无功功率无差均分，提高系统稳定性。而在能量管理方面，双层智慧能源管理系统实现了“上层调度+下层控制”的协同模式：上层通过最优实时推演算法（优化时间小于5秒）制定调度策略，下层基于国产边缘控制器（计算周期小于200ms）执行控制指令，确保系统在满足负荷需求的同时，最大化新能源利用率，降低网损与弃光率。
硬件落地：模块化设计适配复杂场景
在硬件设计上，多端口变换器采用模块化、集装箱式结构，便于在山区等复杂环境安装部署。每套装置包含控制与二次保护柜体、变流柜、变压器柜三部分，内置功率模块、滤波电容、冷却装置等核心部件，既能满足直流侧或交流侧启动需求，又具备直流侧短路保护功能。
试验数据显示，该变换器性能优异：直流输出电压波动范围不超过额定电压的5%，并网运行时功率因数≥0.98，电流总谐波含量（THD）<3%，最大效率超过98%，完全符合国际先进标准。在750V直流输出时，额定功率可达2×250kW（整流+逆变模块），375V输出时达2×75kW，能充分满足不同场景的功率需求。
应用成效：从实验室到田间地头
这项技术已在实际场景中展现出显著效果。在负载不平衡工况下，系统可将轻负载台区的能量“搬迁”至高负载台区，缓解重载、超载问题。例如，某试点中A台区原本处于高负载状态，B台区负载较轻，通过功率搬迁后，A台区负载电流明显下降，运行稳定性大幅提升。
在电压均衡方面，装置运行后两侧台区电压均稳定在198V~235.4V的允许范围内，电压合格率提升至99.31%，彻底解决了此前的电压波动问题。同时，台区功率平衡效果显著，安装装置后两侧有功功率不再出现负向值（即功率倒送现象），平均相对偏差减小20.3%，配电网运行效率大幅提升。
未来展望：推动新能源配网普及
随着技术的成熟，南方电网计划进一步推动该技术的规模化应用。未来将聚焦硬件集成化、国产化与模块化，通过优化拓扑设计降低设备成本与体积；同时探索适应不同环境的新型配网架构，开发多场景适用的多端换流器，让技术能在平原、山区等多样化场景中推广。
此外，多个示范性工程的建设已在规划中，旨在将技术成果纳入行业标准，为分布式能源丰富的地区提供可复制的解决方案。这一创新不仅为农村电网升级提供了有力支撑，更将加速新能源的消纳与利用，为“双碳”目标的实现注入动力。
从解决山区光伏送出难题到满足城市充电桩的灵活用电需求，多电压等级直送型柔性配网技术正悄然改变着传统电力系统的运行模式，让配电网更智能、更灵活，为新能源时代的能源革命奠定坚实基础。
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