交直流混合配电系统评价体系研究

国网北京经济技术研究院的研究人员郭玥、张红斌等，在2015年第2期《电气技术》杂志上撰文，城市负荷密度快速增长对城市配电网供电能力及电能质量要求不断提高，以交流输电为主的城市配电网发展面临越来越大的困难和挑战，包含柔性直流输电线路的交直流混合配电系统必将成为解决城市配电网发展的有效途径之一。

本文根据交直流混合配电系统的特点，分析交直流混合配电系统评价的影响因素，建立技术经济评价指标体系，并按照差异化的原则，确定了不同指标的分类评价标准。在此基础上，根据指标属性特点对指标进行了分类，给出了评价指标分值的实用化计算方法。

利用柔性直流输电技术对城市配电网进行供电，能够有效提升站址和通道资源的利用效率；同时，灵活、快速和高效的有功和无功控制能力，能够解决电压闪变、短路电流超标问题、降低谐波等对电网系统的危害。

由于交流输电技术和柔性直流输电技术具有不同的经济和技术特点，交直流混合配电系统可以充分发挥二者的优势，因此，包含柔性直流输电线路的交直流混合配电系统必将成为解决城市配电网发展的有效途径之一[1-6]。

为提高交直流混合配电系统规划建设的科学性、指导性和可操作性，有必要开展交直流混合配电系统评价体系的研究工作，而目前国内外还没有关于直接建立指标来评估交直流混合配电系统的相关文献。

因此，本文在综合考虑交直流混合配电系统评价的影响因素的基础上，建立技术经济评价指标体系，并按照差异化的原则，确定了不同指标的分类评价标准，实现对交直流混合配电系统科学、合理地评价，为未来配电网规划、建设与改造提供一定的指导。

1、交直流混合配电系统工作原理及建模仿真（略）

交直流混合配电系统的基本结构如图 1 所示，即为一个等效的符合受端电网性质的城市配电网络，随着城市电力负荷的增长，需要新增输电通道，新增一条柔性直流输电线路。

图1系统结构示意图

图2中所示为两电平拓朴结构的柔性直流输电线路，其送端和受端换流器均采用VSC，2个换流器具有相同的结构，它由换流器、换流电抗器、直流电容器和交流滤波器组成。

图2 柔性直流输电系统原理图

2、交直流混合配电系统评价体系

2.1 指标选取的原则

根据SMART设计准则，结合交直流混合配电系统特点，选取评价指标的四项原则如下：

(1)全面性：从交直流混合配电系统整体出发，全面而系统地反映系统特点与要求，考察配电系统结构和性能是否满足有关规程规定的要求。

(2)客观性：客观地反映交直流混合配电系统的结构、性能和运行状况，评价结果公平、公正。

(3)实用性：以方便计算为基础，所需数据应能和电网目前的统计指标相衔接。

(4)典型性：指标选择应突出重点，把握交直流混合配电系统评价的主要方面。

为了进一步掌握交直流混合配电系统评价指标选择的关键因素，充分把握不同评价指标对配电系统的影响程度，有必要对评价指标进行分级。将交直流混合配电系统评价指标进行分级、分类，构建递阶层次结构指标体系。

2.2 交直流混合配电系统技术经济评价指标体系（略）

在城市配电网的建设改造过程中，不仅要考虑工程造价和运行年费用的经济性指标，还必须重点考虑对城市规划、环境协调和未来电力发展趋势的可实施性，以及系统支持效益，如改善电压合格率、降低功率损耗和改善电压总谐波畸变率等因素，全面地评价供电方式的优劣。

因此对于城市配电网交直流混合配电系统的综合评估从三个方面建立评价准则：经济性、社会性和技术性，其中经济性主要指建设投资、运行费用、工程投入产出比和综合线损变化率；社会性包括节约线路走廊、减少占地面积、周围环境相协调以及满足未来电力发展趋势四个指标；技术性指标包括供电可靠率RS3、D类电压合格率、综合线损率和电压总谐波畸变率改善度四个指标。

如图 4 所示为交直流混合配电系统评价指标体系，包含了各类指标的评价内容和权重。

图4 交直流混合配电系统评价指标体系

3、结论

本文分析了交直流混合配电系统的工作原理，从交直流混合配电网系统的特点入手，结合层次分析法分析了交直流混合系统评价的影响因素，构建了由 3个中间级指标，11个基础层指标组成的交直流混合配电系统评价指标体系，为科学评价交直流混合配电系统提出了可量化的手段，有力推进柔性直流输电技术在城市配电网中的应用。