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电力电子化配电网的柔性度

摘要:电力电子化配电网的柔性与灵活性密切相关。灵活性是指配电网能够

灵活调整以适应条件变化的能力。配电网灵活性的研究表明，除SOP等电力电子

装置外，DG主动控制、储能、需求响应都能带来灵活性。可见，灵活性不是专门

针对电力电子化配电网的，而柔性是配电网电力电子化后的特有性质。

关键词：电力电子化；配电网；柔性度

引言

配电网电力电子化后的柔性与灵活性既有区别，又有联系：1）灵活性概念

抽象，而柔性具体；2）灵活性涉及设备范围宽，而柔性涉及范围相对较窄；3）

灵活性是果，柔性是灵活性的一个因。目前，尚未见有文献对电力电子化配电网

的柔性程度进行量化评估，故本文开展了柔性度的研究。

1.柔性度的概念

采用柔性电力电子装置后，配电网所具备的双向连续的柔性潮流控制能力的

相对量度。“双向”是指柔性电力电子装置接入馈线点的功率是双向的，即正向

（吸收功率，等效为负荷）和负向（发出功率，等效为电源）。柔性度概念具有

如下特点：1）带来柔性的原因是以SOP为代表的具有双向连续潮流控制能力的

柔性电力电子装置。2）柔性度量度的不是“因”，不是电力电子装置的规模，

而是“果”，是电力电子化配电网的柔性。电力电子化配电网柔性的物理本质是

配电网的双向连续潮流控制能力。3）柔性度是相对量，无量纲，可用百分数表

示。能带来柔性的不仅是SOP，表1列出了常见的潮流控制设备与柔性度的关系。

其中，背靠背电压源型变流器、统一潮流控制器和静止同步串联补偿器是构成

SOP的3种常见形式。

表1潮流控制设备与柔性度的关系

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2.电力电子化不利于电力系统的小扰动稳定性

随着电力系统和新能源发电技术的不断发展，越来越多的风电、光伏等新能

源发电和电力电子设备并入电网，使电力系统的电力电子化程度明显增加，形成

了电力电子化电力系统。电力电子设备因具有功率因数大和瞬态性能优良等特点

在电网中被广泛应用。电力电子设备的惯性小，加上电力系统的很多环节经常会

遭受扰动等原因，使得电力系统在遭受如负荷随机波动、系统参数缓慢变化等小

扰动时的运行状态会发生较大变化，严重时将造成火灾和爆炸等事故，给电力系

统的安全稳定运行带来了严峻的挑战。现有文献中对电力电子化电力系统的稳定

性进行了大量研究。次同步和超同步耦合阻抗模型的概念，基于该模型，通过仿

真定量分析了电力电子变流器与其相邻输电装置之间的相互作用引发的振荡问题。

从电力电子化电力系统发电侧、配电侧、负荷侧的控制方式、动态特性及其对电

力系统动态行为的影响角度出发，分析了一次调频时间尺度下电力电子化电力系

统电压功角动态稳定问题的多尺度特征。一种含风电场的电力系统小干扰稳定性

分析方法，在一定程度上降低了小干扰稳定性分析时计算的复杂程度。将电力电

子化电力系统分成电气和控制２个子系统，通过特征值分析法筛选出系统的薄弱

环节，从而分析系统的不稳定机理。一种基于谐振模态分析和参与因子计算的多

逆变器并网系统谐振分析方法，用于研究电力电子化电力系统的谐振稳定性。

3.台区低压柔性互联技术在配电网的实践应用

高压柔性直流输电技术的发展与成熟应用，一定程度激励了柔性直流技术往

低压领域的延伸，通过点对点柔性互联可有效提高台区系统整体运行工况，具体

包括：（1）互联台区系统中，各台变互为“热备用”，大大节省了单台台变的

备用容量，从而节省一次设备的投资；（2）提高单个台变的负载率，减少变压

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器总体损耗；（3）通过潮流控制器主动调节，可实现潮流的灵活控制；（4）潮