支撑新型配电系统构建的交直流配电网、微电网多层级立体组网技术、装备与应用

报告由国网山东省电力公司电力科学研究院发布，围绕双碳目标与新型电力系统建设战略需求，系统阐述交直流配电网、微电网多层级立体组网的技术背景、工程实践、核心装备及发展方向，为新型配电系统构建提供技术与应用支撑。

在形势与需求层面，新能源已成为全球能源转型核心，我国 “双碳” 目标与新型电力系统建设推动风电光伏快速发展，截至 2023 年底风电、光伏装机分别达 4.4 亿、6.1 亿千瓦，山东分布式光伏装机占全国五分之一，居全国首位。但高比例分布式光伏接入带来弃光、电压越限、电能倒送、供需失衡等问题，年均弃光 4.53 亿度，超 63.4 万用户受电压越限影响，传统交流配电网 “刚性调节、接纳能力弱” 的短板凸显。同时，负荷快速增长、新型负荷与储能普及、供电质量要求提升，倒逼配电网向交直流柔性化转型。国家政策明确 2030 年基本完成配电网柔性化、智能化、数字化转型，交直流柔性配电网成为承载分布式新能源、构建新型配电系统的核心支撑，且核心装备成本下降、器件国产化突破，为技术推广奠定基础。

立体组网典型形态与工程案例方面，报告提出辐射形、手拉手形、环形等多种组网结构，其中环形、多端并供网络在可靠性、新能源消纳、供电能力上优势显著。国网山东电科院落地多项示范工程：中低压直流双级环网组网工程通过 MMC 与三电平变流器构建中压直流环网，结合低压直流环网与直流蜂巢式能源站，实现多站异步合环与源荷灵活接入；莱芜交直流柔性智慧配电网工程依托数字孪生技术，搭建村级自治微电网，覆盖民生、农业、工业负荷，提升光伏消纳与应急保供能力；同时建成中低压直流双级环网技术验证平台，实现交直流潮流控制、故障模拟与碳流优化运行，验证技术可行性。

立体组网系列核心装备是技术落地关键，报告发布 7 类自主化装备：20MW 级高纹波 MMC、10MW 级器件直串三电平变流器、主动投切两电平 VSC 变换器、MW 级直流变压器、中压自然换流型直流断路器、低压超快速固态直流断路器、共高频交流母线多端口电能路由器。这些装备依托 IGCT、国产 IGBT 等器件，实现成本降低、体积缩小、损耗优化，部分装备成本降幅超 30%，已在济南八涧堡等工程落地应用。

未来展望聚焦新型电力电子器件、直流变换、多模式优化控制、控制保护、数字孪生及生成式 AI 应用，持续推动交直流配电网技术迭代，助力新型配电系统高效、智能、低碳发展。

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