近年來我國分布式可再生能源增長迅速，大規模分布式可再生能源接入電網，對系統的靈活接入和有效管控提出了新的挑戰和更高的要求。


新技術應對新挑戰

目前可再生能源接入技術交直流變換環節較多，降低了效率、影響了接入的便捷性。另外配電網互聯互濟和柔性調控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消納和高效利用。利用雙向多端口電力電子變壓器構建交直流混合系統，可以實現靈活組網，在多個交直流電壓等級集成分布式可再生能源，實現靈活安全接入；并減少變換環節，提高能源利用效率，增強系統控制能力，在更大范圍實現互聯互補，充分消納可再生能源。

中國科學院電工研究所原所長、國家重點研發計劃項目“基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術研究”負責人孔力研究員介紹說：“基于電力電子變壓器等構建的交直流混合系統，可為未來大量可再生能源的靈活接入、優化配置和安全運行控制提供有效技術手段，是未來重要發展方向，應用前景廣闊。”

產學研用聯合攻關

由國網江蘇省電力公司、中國科學院電工研究所、中國電力科學研究院和浙江大學等單位組成了這一項目的產、學、研、用攻關團隊。團隊擁有新能源與儲能運行控制、新能源電力系統等5個國家重點實驗室，電力電子應用技術、電力電子技術與裝備研發等5個國家工程研究中心。項目團隊近年來主持了相關領域30余項國家級項目，并已研制成功1MVA電力電子變壓器樣機并掛網運行，同時是IEC“大容量可再生能源發電接入電網”技術分委會發起單位，多個國家標準及IEC國際標準的牽頭單位，研發團隊在本領域具有很強的科研水平，支撐條件完善，確保項目的順利完成。

針對交直流混合分布式可再生能源系統的靈活接入、互補優化和協調控制等關鍵技術問題，研究團隊從“系統分析、優化配置、設備研制、運行控制、集成示范”五個方面開展關鍵技術攻關。

在系統分析方面，針對電力電子變壓器等關鍵設備交直流耦合帶來的運行多樣性及動態復雜性，重點攻關基于電力電子變壓器等關鍵設備的交直流混合系統結構和動態特性分析方法等，解決強耦合、非線性交直流混合系統動態分析方法問題。

在優化配置方面，考慮交直流混合系統網架結構、運行方式的復雜性和靈活性對規劃帶來的復雜多維度難題，攻關交直流混合分布式可再生能源互補優化配置多層規劃方法，并提出適合交直流系統的能效評估方法。

在設備研制方面，針對多端口電力電子變壓器，重點攻關高效高可靠性電路拓撲及其寬載荷范圍效率優化控制技術，使其效率達到96%；針對故障電流控制器，重點攻關集限流、分斷與線路電壓調節于一體的電力電子限流器拓撲結構和快速響應控制，對直流故障電流進行快速限流和分斷，并增強系統電壓控制能力。

在運行控制方面，充分利用電力電子變壓器量測信息和柔性控制能力，重點攻關交直流混合可再生能源系統時序遞進優化調度方法，解決多維度、強非線性的復雜系統優化和控制問題，發揮電力電子變壓器靈活組網和柔性控制能力，提升可再生能源接入和消納能力，保障系統穩定運行。

在集成示范方面，針對交直流分布式可再生能源的多設備、多參數集成問題，重點攻關關鍵設備集成、系統信息交互集成等技術，并研究系統測試驗證技術，開發相應的測試平臺并完成示范。

項目預期成果包括3MW雙向四端口電力電子變壓器、1.2MW/±750Vdc直流故障電流控制器、優化運行控制系統、規劃設計軟件等。項目成果將在國際能源變革論壇永久會址蘇州同里開展示范驗證，示范驗證結合區內高占比的可再生能源，將其接入電力電子變壓器不同電壓等級端口，向國際能源變革論壇永久會址等重要直流負荷供電，有效提升能源利用效率和消納能力，同時保證能源供給可靠性。

項目的實施將推動交直流分布式可再生能源的技術發展，為提升我國分布式可再生能源接入和消納水平、提高系統安全運行控制能力提供核心技術和實證經驗。