一、成果简介：

配电网直流化是未来发展的重要趋势。城市配电网电缆化率的快速提升、分布式电源直流接入的迫切需求以及数据中心等新兴直流负荷的快速发展，给配网直流化发展提供了强劲动力。发展新一代变电站技术，支撑交直流混合配网构建，已成为配电技术领域的研究热点和竞争制高点，列入国家和公司“十三五”科技规划。

面对新一代变电站发展需求，项目团队在国际上率先提出“柔性变电站”概念，以电力电子技术为核心，具有交直流多端口，端口参数独立调节，功率灵活调配，故障和电能质量扰动相互隔离，集成度高、运行灵活、兼容性好。以其为枢纽站构建交直流混合配电网，可满足用户和电源的定制化需求，助力电网企业服务能力和服务价值提升。

依托公司重点科技项目和2017年“十大重点科技创新工程”，产学研用联合攻关，历时6年，攻克了交直流多端口复合换流、直流短路快速阻断、大容量全固态高频变压器研制、故障穿越等难题，实现了柔性变电站技术从理念到实践的全面突破。

张北交直流配电网及柔性变电站示范工程示意图示意图

张北交直流配电网及柔性变电站示范工程换流阀换流阀

换流阀单元

全固态高频变压器内部绝缘结构

张北交直流配电网及柔性变电站示范工程超级电容柜

二、技术优势及性能指标：

1.首创了交直流电网互联和直流并网换流器主电路拓扑。提出了三相波动功率自平衡的交直流多端口换流器和大变比直流/直流换流器主电路拓扑，换流过程无需电容支撑，换流阀体积降低77.4%；实现多种电压变换和故障电流开断功能的一体化集成，无需直流断路器，简化了设备配置。

2.创新了低漏感对称耦合高频变压器技术。提出了三角形铁心的全对称电磁结构、热-电-机械多应力均衡控制和大体积环氧梯度固化等技术，解决了全固态变压器的局放控制和应力均衡难题，研制出125kW全环氧高频变压器，漏感小于20μH，局放小于5pC，子单元功率密度达0.35W/cm3。

3.创新了柔性变电站分区故障隔离与快速恢复技术。提出直流故障快速识别、站外故障隔离与快速恢复、负荷侧故障恒电流穿越等技术，有效解决了不同设备间保护配合难题，故障恢复时间小于200ms。

4.创新了基于柔性变电站的交直流混合配网系统集成和工程应用技术。提出了直流互联的变电站主接线、多换流器电磁干扰抑制、系统保护配置方案等技术，制定了系列技术规程，形成了典型建设方案。

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源网络技术、能源存储技术、能源供应技术、能源控制技术

综合能源服务方向：综合能效服务技术、多能供应服务技术、清洁能源服务技术、新兴用能服务技术

智慧能源方向：智能电网、能源互联网

四、成熟度：

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

研制出10kV/±10kV/±375V/400V/5MVA柔性变电站和±10kV/±375V/2.5MW直流升压站核心装备，建成世界首个交直流混合配电网示范工程，正在推进冬奥专区、河北邯郸等工程；近三年实现销售收入7897.64万元，为电网和用户节支增收8771.7万元，经济效益累计1.67亿元；形成了交直流混合配电网典型方案，创新了扶贫光伏就地消纳新模式，社会效益显著。