“智慧能源小镇使用了新系统后，供电可靠性达到99.999%以上，用户年均停电损失减少40万元，实现配电网分布式能源消纳100%，真正实现了‘零停电、无感知’。”国网天津城东公司综合能源技术专责杨国朝对科技日报记者说。
3月16日，天津宣布在国内率先建成北辰区大张庄“产城集约型”智慧能源小镇，杨国朝所说的新系统——国际首台“五交三直”八端口柔性多状态开关为枢纽的交直流互联系统也随之亮相。
此项由国网天津电力联合科研机构研发的成果，犹如搭建了一架“智能电力立交桥”，实现了能量的多向流动和功率的主动控制，不仅改变了电力潮流自然分布的特性，还实现了资源优化配置，提升了用能效率和供电可靠性，加快形成了绿色生产和消费方式，有利于“碳达峰、碳中和”目标的实现。
创新使用多端口柔性多状态开关
作为大张庄智慧能源小镇的项目之一，直流智能楼宇是国内配用电场景最齐全的直流楼宇。柔性多状态开关站预留的直流接口，为直流楼宇的5个场景及电梯、空调、显示大屏等22种直流用电设备，提供着源源不断的绿色电源，构建了源网荷储的楼宇全直流微网。
“直流楼宇的楼顶铺设了132块光伏板，总面积约600平方米，在日照充足的情况下，每天可发电120度，可供普通的智能手机充电5000余次，可提供普通居民家庭12天的生活用电。与传统电能通过交流传输转化不同，直流大楼所发的电力，可通过直流传输直接用于大楼内部用能，降低了交直流转换的能源损耗。”杨国朝介绍。
“在这张交直流混合配电网效果图上，可以清晰看到，高端制造园区和国内首座纯直流供用电楼宇，都是以这台高可靠、高性能、高度紧凑化的多端口柔性多状态开关为核心设备。”国网天津城东公司运检部配电运检室数据技术范朕宁，向记者展示了多端口柔性多状态开关系统的创新技术与模式。
“我们采用电力电子装备、多电压自适应变换、潮流控制精度和故障模式快速切换等关键技术，构建了交直流互联系统，大幅提升柔性状态开关在极限电压电流应力下的可靠水平。”范朕宁介绍，柔性多状态开关站无人值守，可由配网自动化系统直接调度管理，站内相关配电数据、监控自动化信息及视频监控信息自动上传至配电自动化监控系统，并与远端数据传输设备信息资源共享，完成对全站设备监控。站内的一举一动都逃不过智慧能源管理平台的“慧眼”。
追求极致安全让用电更可靠
在专业的讲述中，记者做了一下对比，传统交流配电网采用闭环设计、开环的运行方式，开关仅能实现简单的状态转换，无法为潮流控制、电压调节、闭环运行等提供有效技术支持。很大程度地降低了配电网的灵活性，制约了供电可靠性的提升。
而国网天津电力结合多元负荷、储能、光伏、充电桩，构建柔性交直流混合配电网，提出了多端柔性多状态开关装置代替传统配电网中的馈线联络开关，可根据控制指令，实时调整相连馈线间的功率流动，从而改变整个配电网系统的潮流分布。
为追求极致安全，国网天津电力还提出了交直流混合配电网优化运行和自愈控制方式。构建柔性多状态开关与光纤纵差保护系统协同保护控制方案，就地实现配电网故障的快速定位、隔离以及非故障区域的快速转供，避免了开关频繁变位造成的安全隐患，提高了配网控制的灵活性和快速性，使用户时时享受“零停电、无感知”优质服务，实现了能源科技服务社会的最大效益。
目前，北辰区大张庄智慧能源小镇交直流混合配电网已投入试运行，涉及4条线路，接入14个用户，22个配电台区，自试运行以来未发生故障，运行状况良好，提高了园区供电的可靠性以及电能质量，有效解决了线路负荷分布不均的问题。
在北辰区大张庄智慧能源小镇的万河道变电站内，记者看到，“五交三直”八端口柔性多状态开关，就像“智能电力立交桥”一样，灵活调节着电流流向和流速，实现电力潮流的主动控制和故障的毫秒级隔离。未来，它还将接纳更多的风电、光伏等清洁能源，在平稳、可靠的持续向用户输送高品质电力的同时，进一步降低用户用能成本。
陈曦
