“智慧能源小鎮(zhèn)使用了新系統(tǒng)后，供電可靠性達(dá)到99.999%以上，用戶年均停電損失減少40萬元，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)分布式能源消納100%，真正實(shí)現(xiàn)了‘零停電、無感知’。”國(guó)網(wǎng)天津城東公司綜合能源技術(shù)專責(zé)楊國(guó)朝對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說。

3月16日，天津宣布在國(guó)內(nèi)率先建成北辰區(qū)大張莊“產(chǎn)城集約型”智慧能源小鎮(zhèn)，楊國(guó)朝所說的新系統(tǒng)——國(guó)際首臺(tái)“五交三直”八端口柔性多狀態(tài)開關(guān)為樞紐的交直流互聯(lián)系統(tǒng)也隨之亮相。

此項(xiàng)由國(guó)網(wǎng)天津電力聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的成果，猶如搭建了一架“智能電力立交橋”，實(shí)現(xiàn)了能量的多向流動(dòng)和功率的主動(dòng)控制，不僅改變了電力潮流自然分布的特性，還實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化配置，提升了用能效率和供電可靠性，加快形成了綠色生產(chǎn)和消費(fèi)方式，有利于“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

作為大張莊智慧能源小鎮(zhèn)的項(xiàng)目之一，直流智能樓宇是國(guó)內(nèi)配用電場(chǎng)景最齊全的直流樓宇。柔性多狀態(tài)開關(guān)站預(yù)留的直流接口，為直流樓宇的5個(gè)場(chǎng)景及電梯、空調(diào)、顯示大屏等22種直流用電設(shè)備，提供著源源不斷的綠色電源，構(gòu)建了源網(wǎng)荷儲(chǔ)的樓宇全直流微網(wǎng)。

“直流樓宇的樓頂鋪設(shè)了132塊光伏板，總面積約600平方米，在日照充足的情況下，每天可發(fā)電120度，可供普通的智能手機(jī)充電5000余次，可提供普通居民家庭12天的生活用電。與傳統(tǒng)電能通過交流傳輸轉(zhuǎn)化不同，直流大樓所發(fā)的電力，可通過直流傳輸直接用于大樓內(nèi)部用能，降低了交直流轉(zhuǎn)換的能源損耗�！睏顕�(guó)朝介紹。

“在這張交直流混合配電網(wǎng)效果圖上，可以清晰看到，高端制造園區(qū)和國(guó)內(nèi)首座純直流供用電樓宇，都是以這臺(tái)高可靠、高性能、高度緊湊化的多端口柔性多狀態(tài)開關(guān)為核心設(shè)備�！眹�(guó)網(wǎng)天津城東公司運(yùn)檢部配電運(yùn)檢室數(shù)據(jù)技術(shù)范朕寧，向記者展示了多端口柔性多狀態(tài)開關(guān)系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)與模式。

“我們采用電力電子裝備、多電壓自適應(yīng)變換、潮流控制精度和故障模式快速切換等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了交直流互聯(lián)系統(tǒng)，大幅提升柔性狀態(tài)開關(guān)在極限電壓電流應(yīng)力下的可靠水平�！狈峨迣幗榻B，柔性多狀態(tài)開關(guān)站無人值守，可由配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)直接調(diào)度管理，站內(nèi)相關(guān)配電數(shù)據(jù)、監(jiān)控自動(dòng)化信息及視頻監(jiān)控信息自動(dòng)上傳至配電自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，并與遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備信息資源共享，完成對(duì)全站設(shè)備監(jiān)控。站內(nèi)的一舉一動(dòng)都逃不過智慧能源管理平臺(tái)的“慧眼”。

在專業(yè)的講述中，記者做了一下對(duì)比，傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)的運(yùn)行方式，開關(guān)僅能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，無法為潮流控制、電壓調(diào)節(jié)、閉環(huán)運(yùn)行等提供有效技術(shù)支持。很大程度地降低了配電網(wǎng)的靈活性，制約了供電可靠性的提升。

而國(guó)網(wǎng)天津電力結(jié)合多元負(fù)荷、儲(chǔ)能、光伏、充電樁，構(gòu)建柔性交直流混合配電網(wǎng)，提出了多端柔性多狀態(tài)開關(guān)裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)配電網(wǎng)中的饋線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，可根據(jù)控制指令，實(shí)時(shí)調(diào)整相連饋線間的功率流動(dòng)，從而改變整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流分布。

為追求極致安全，國(guó)網(wǎng)天津電力還提出了交直流混合配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行和自愈控制方式。構(gòu)建柔性多狀態(tài)開關(guān)與光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)協(xié)同保護(hù)控制方案，就地實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的快速定位、隔離以及非故障區(qū)域的快速轉(zhuǎn)供，避免了開關(guān)頻繁變位造成的安全隱患，提高了配網(wǎng)控制的靈活性和快速性，使用戶時(shí)時(shí)享受“零停電、無感知”優(yōu)質(zhì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了能源科技服務(wù)社會(huì)的最大效益。

目前，北辰區(qū)大張莊智慧能源小鎮(zhèn)交直流混合配電網(wǎng)已投入試運(yùn)行，涉及4條線路，接入14個(gè)用戶，22個(gè)配電臺(tái)區(qū)，自試運(yùn)行以來未發(fā)生故障，運(yùn)行狀況良好，提高了園區(qū)供電的可靠性以及電能質(zhì)量，有效解決了線路負(fù)荷分布不均的問題。

在北辰區(qū)大張莊智慧能源小鎮(zhèn)的萬河道變電站內(nèi)，記者看到，“五交三直”八端口柔性多狀態(tài)開關(guān)，就像“智能電力立交橋”一樣，靈活調(diào)節(jié)著電流流向和流速，實(shí)現(xiàn)電力潮流的主動(dòng)控制和故障的毫秒級(jí)隔離。未來，它還將接納更多的風(fēng)電、光伏等清潔能源，在平穩(wěn)、可靠的持續(xù)向用戶輸送高品質(zhì)電力的同時(shí)，進(jìn)一步降低用戶用能成本。