【電纜寶dianlanbao】能源，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。城市，是世界能源使用的主體，決定了世界能源的格局。蘇州擁有比較齊全的能源供給形態(tài)，能源品種除了煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源，風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)、儲(chǔ)能等多種分布式新能源近年來(lái)發(fā)展迅速，城市用能模式趨于多樣化。

可再生能源接入有多種方式，簡(jiǎn)單地采用交直、直交變換器接入的方式，其能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，影響了接入的便捷性、降低了效率，限制了分布式可再生能源的充分消納和高效利用。

大量分布式可再生能源的接入，對(duì)電力系統(tǒng)的靈活接入和有效管控提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求。面對(duì)高占比分布式可再生能源，未來(lái)電網(wǎng)要求有更加靈活的組網(wǎng)方式，以方便各種分布式可再生能源接入;另一方面，也需要能量、信息的雙向可控，以增強(qiáng)接入高占比可再生能源后的優(yōu)化調(diào)度和安全運(yùn)行控制能力。

交直流混合配電網(wǎng)，促進(jìn)城市清潔能源全額消納

交直流混合配電網(wǎng)形態(tài)。城市能源變革中，用能供給模式的多樣化，很大程度體現(xiàn)在直流電源與直流負(fù)荷的日益增加。光伏電源、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、儲(chǔ)能單元(電池、超級(jí)電容器等)產(chǎn)生的電能大部分為直流電;常用的電氣設(shè)備及大型直流負(fù)荷，如計(jì)算機(jī)、空調(diào)設(shè)備、制冷設(shè)備、電動(dòng)汽車、數(shù)據(jù)中心、電氣化機(jī)車等采用直流供電更為方便。在此背景下，基于雙向變流器的交直流混合配電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，光伏等直流型分布式能源和電動(dòng)汽車等直流用電設(shè)備直接通過(guò)直流微網(wǎng)集成，可以省去部分變流器，減小損耗，提高電網(wǎng)的供配電效率及經(jīng)濟(jì)性。此外，交直流混合配電網(wǎng)中直流部分不存在同步問題，可以有效隔離交流側(cè)擾動(dòng)和故障，保證高可靠性供電。

電力電子變壓器，交直流混合配電網(wǎng)的關(guān)鍵。作為交直流混合配電網(wǎng)的關(guān)鍵裝備，電力電子變壓器以其靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，不僅為不同的分布式電源和不同類型負(fù)載提供靈活多樣的電氣接口，還能通過(guò)電力電子變換技術(shù)和高頻變壓器實(shí)現(xiàn)電壓變換和能量雙向傳遞，實(shí)現(xiàn)能量流和信息流的雙向流動(dòng)。電力電子變壓器同時(shí)具有交直流接入端口，在新能源接入時(shí)可以減少一級(jí)交直流變換過(guò)程，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)交直流混合供電的功能;同時(shí)，通過(guò)多臺(tái)電力電子變壓器的低壓直流側(cè)互聯(lián)形成區(qū)域交直流混合配電網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)多條線路的負(fù)荷均衡、電能質(zhì)量綜合治理、分布式能源調(diào)配等功能。利用電力電子變壓器的多個(gè)交直流雙向可控端口，構(gòu)建合理的交流或者直流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在多個(gè)交直流電壓等級(jí)集成分布式可再生能源。既能滿足分式電源靈活接入的要求，又能滿足系統(tǒng)對(duì)接入的電源和負(fù)載加強(qiáng)管控的要求，為城市能源變革中高滲透率可再生能源電力系統(tǒng)提供了一種有效的解決方案。

交直流混合配電網(wǎng)，高比例新能源消納的保障。以電力電子變壓器為基礎(chǔ)構(gòu)建交直流混合系統(tǒng)，可在多個(gè)交直流電壓等級(jí)集成分布式可再生能源，增加系統(tǒng)控制能力，實(shí)現(xiàn)更加靈活安全接入，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在更大范圍互聯(lián)互補(bǔ)，充分消納。作為國(guó)際能源變革論壇永久會(huì)址所在地，蘇州同里的示范工程中，基于電力電子變壓器構(gòu)建三路并供交直流系統(tǒng)，充分展示了多端口電力電子變壓器的靈活組網(wǎng)，以及分布式可再生能源高比例消納的能力。

可以說(shuō)，交直流混合配電網(wǎng)，將實(shí)現(xiàn)“高比例可再生能源、多種能源互補(bǔ)”的綠色能源供應(yīng)新格局，建成包含光伏、生物質(zhì)能、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲(chǔ)能、地源熱泵等多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市能源電力供應(yīng)100%清潔化。

信息物理融合，助推城市能源互聯(lián)互通

城市能源轉(zhuǎn)型中的信息物理融合形態(tài)。在城市能源轉(zhuǎn)型變革中，隨著智能終端設(shè)備的接入和信息通信技術(shù)的發(fā)展，以及電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、能源網(wǎng)等深度融合，未來(lái)城市能源電網(wǎng)將演化形成廣域協(xié)同、具有高自治性、高靈活性和高可靠性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)成能源與信息高度耦合的信息物理融合系統(tǒng)將大量多類型分布式能源、儲(chǔ)能和柔性負(fù)荷所構(gòu)成的新型電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來(lái)，通過(guò)物理空間與信息空間的深度融合和實(shí)時(shí)交互，以實(shí)現(xiàn)更大范圍的能源資源配置、互聯(lián)互通和互補(bǔ)利用。

構(gòu)建城市信息物理融合能源系統(tǒng)。由于信息物理融合的程度不足，目前大量分布式能源、儲(chǔ)能等只依靠其自身的控制器進(jìn)行分散本地控制，使得系統(tǒng)無(wú)法協(xié)調(diào)全部可用資源，而導(dǎo)致整體運(yùn)行效率較低。并且智能配電網(wǎng)高度依賴信息通信的可靠性，信息系統(tǒng)的失效將顯著影響物理系統(tǒng)運(yùn)行，如2015年年末烏克蘭電網(wǎng)遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，能量管理系統(tǒng)因此失效并導(dǎo)致最終供電中斷，成為歷史上首次由于信息攻擊引發(fā)的大規(guī)模停電事故。除此，當(dāng)電力系統(tǒng)故障狀態(tài)或緊急狀態(tài)下，通信的延時(shí)、誤碼或中斷等將可能導(dǎo)致系統(tǒng)所承受的擾動(dòng)無(wú)法及時(shí)反饋，或控制器無(wú)法及時(shí)采取有效措施，使得互聯(lián)電網(wǎng)全局最優(yōu)協(xié)調(diào)控制失去保證，甚至可能造成控制器采取錯(cuò)誤策略，惡化電力系統(tǒng)性能。

因此，需要深度融合信息系統(tǒng)和電力系統(tǒng)，以構(gòu)建城市信息物理融合能源系統(tǒng)，通過(guò)分析信息物理交互影響的耦合性風(fēng)險(xiǎn)，以兼顧信息空間安全和物理實(shí)體安全可靠;通過(guò)對(duì)環(huán)境和系統(tǒng)狀態(tài)信息的感知，對(duì)能源生產(chǎn)和消耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度和控制，以充分利用高度不確定的可再生新能源，使能源生產(chǎn)和消耗協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)需求互動(dòng)和多種能源互補(bǔ)互濟(jì)，促進(jìn)各類能源與電能之間的轉(zhuǎn)換，為實(shí)現(xiàn)城市能源轉(zhuǎn)型開辟新途徑。

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