新型电力系统背景下配电网电力电子装备典型应用场景研究

CHINAsoUTHERN

POWER

GRID新型电力系统背景下配电网电力电子装备典型应用场景研究雷一勇知识产权声明本文件的知识产权属南方电网公司所有。对本文件的使用及处置应严格遵循南方电网公司有关规定或获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经南方电网公司事先书面同意，不得对外披露、复制。Intellectual

PropertyRightsStatementThis

document

is

theproperty

of

and

containsproprietary

information

owned

by

CSG

and/or

its

relatedproprietor:You

agree

to

treat

this

document

in

strict

accordance

with

the

terms

and

conditions

oftheagreement

under

which

it

was

provided

to

you.No

disclosure

or

copy

of

this

document

is

permitedwithoutthe

prior

written

permission

ofCSG.CHINASOUTHERNPOWERGRIDCCSG2025.A11RightsReserved配电网柔性化转型背景介绍配电网电力电子装备典型应用场景未来展望CSG2025.A11Rights

Reserved第一部分第二部分第三部分目

录CHINASoUTHERN

POWER

GRIDCONTENTS2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会做出“碳达峰，碳中和”的郑重承诺。>

2021年3月，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上，首次提出构建以新能源为主体的新型电力系统。2022年4月，习近平总书记在中央财经委员会第十一次会议上，提出发展分布式智能电网，布局建设云计算、人工

智能平台等设施。>

2024年7月，南方电网公司发布《关于印发南方电网公司推动电网设备大规模更新实施方案的通知》,提出聚焦电网本质安全提升、防灾减灾建设、数字电网提升、节能增效提升、绿色环保升级等重点方向，大

力促进先进设备更新应用，全力推进新型电力系统建设。CCSG2025.A11RightsReserved(一)新型电力系统建设背景CHINASoUTHERNPOWERGRID(二)配电网柔性化转型的必要性>

2015年，国家发展改革委、国家能源局印发《关于促进智能电网发展的指导意见》,明确要发展配网柔性化技术

，鼓励交直流混合配用电技术研究与试点应用。>

2024年2月，国家发展改革委、国家能源局《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》明确要求：打造安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合的新型配电系统。未来配电网将在形态上从传统的“无源”单向辐射

网络向“有源”双向交互系统转变，在功能上从单一供配电服务主体向源网荷储资源高效配置平台转变。

到

2030年，基本完成配电网柔性化、智能化、数字化转型。>

2024年11月，国家发展改革委等部门《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》明确要求：加快可再生能源配套基础设施建设。推进柔性直流输电、交直流混合配电网等先进技术迭代。CCSG

2025.AlI

Rights

Reserved...到2030年，基本完成配电网柔性化、智

能

化、

数字化转型…开展交直流混合配电网、柔性互联等新技术应用。“——国家发改委等部门《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》“..鼓励发展配网柔性化、智能测控等主动配电网

技术….鼓励交直流混合配用电技术研究与试点应用，

探索配电网发展新模式。“——国家发改委国家

能源局《关于促进智能电网发展的指导意见》...到2030年，基本完成配电网柔性化、智能化、

数字化转型…开展交直流混合配电网、柔性互联

等新技术应用。“——国家发改委国家能源局《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》发展配网柔性化决策的提出进一步明确配网柔性化技术迭代配网柔性化技术应用的推进(二)

配电网柔性化转型的必要性——传统配电网短板传统配电网的单辐射拓扑结构、网→荷的单向供电模式，其按负荷峰值进行设计与建设，设备利用率低、投资规模大、新型源荷承载能力不足，难以支撑配电网高质量可持续发展。·设备利用率低：配电设备长期/大范围轻载与短期/局部重过载矛盾突出。·投资边际效益急剧下降，可靠性提升有限：传统配网投资方式不能突破配电网末端结构的脆弱性。·分布式源荷承载能力不足：分布式电源功率倒送导致过电压，电动汽车等新型负荷快速增长导致低电压问题加剧。娄系

统建飘负两1200万台左右兖电桩磨县域农村配电网设备平均利用率不到15%;区

域电网日尖峰负荷持续时间短，97%最大负荷

年持续时间普遍低于50小时。提升配网可靠性需要对应的配网投资呈指数

增加，可靠性每增加一个“9”,投资增加

一个数量级。2024年，广东、河南等8省超300县域已无

分布式光伏接入容量；农村户均3kVA配变

容量无力承载7kVA汽车最小充电容量。99.969投资

6

1

499.86599.8482

0

2

0

年—

金

口

径—90.96499.84399.8242

0

1

8

年2

0

2

1

年2

0

2

2

年2

0

2

3

年

城

网

表

网CCSG2025.A11RightsReserved100.0099.959.9099.85

99.8099.7599.900

99.883投

资

5

7

3

亿

元

+0.01599.967

99.975

99.976投

资

5

2

8

亿

元

+0.02499.89699.87299.85699.911亿元(二)配电网柔性化转型的必要性——柔性配电网优势柔性配电网以柔性互联等技术进行组网，可实现多区域、多电压等级、多场景潮流灵活调控与互济互供，大幅提

升配电网承载力和运行经济性，提高供电可靠性。·提高设备利用率、分布式源荷承载能力：提高台区平均负荷率和供电效率；提高分布式光伏的就地消纳比例，减少光伏发电的

反送；光储充设备接入直流母线就地平衡，减少能量两级变换损耗。·提高供电可靠性和电压质量：馈线/台区间闭环设计、闭环运行，故障检修时可快速转供；柔性化装备提供动态无功支持稳定

节点电压，提高电压质量。方案经济性对比技术性对比变压器扩容成本>10万增加配变轻载或空载比例新增变压器成本>20万增加配变轻载或空载比例台区间柔性互联装置成本20万提高配变平均负荷率和供电效率，降低线损率提高分布式光伏的就地消纳比例。为直流光储充接入创造条件。长期运行经济性更佳：以两个400kVA台区互联为例，平均负荷率提

升至60%,一年可减少线损电量42048kWh.按平均电价0.5元计算，十年节约电费21.03万元，接线模式平均供电可用率ASAI/%系统平均停电持续时何SAIDIV(bh/a)双射0.999994610.134307338双环网0.999995740.137985334梁直合环0.999997790.002712117可靠性更高；以某区域配电网为例，原接线为

双射模式，设计两种改造方案：双环网结构

，含柔直合环的三路并供结构，通过算例可以看出，柔直合环对供电可靠率的提升幅度是双环

网的2.8倍。CHINAsoUTHERNPOWER

GRiDCCSG2025.A11Rights

Reserved含柔性开关站接线方案双环网接线方案对比维度传统配电网柔性配电网对比结论与说明初始投资低高传统电网占优。柔性电网的核心设备成本是目前推广的最大障碍。运行成本较高较低柔性电网占优。特别是通过降损带来的收益是持续性的，长期来看非常可观。供电可靠性较低极高柔性电网绝对优势。其自愈功能带来的社会经济效益是核心价值之一。技术性能被动、刚性主动、柔性柔性电网绝对优势。尤其适应高比例新能源和多元负荷的未来趋势。扩展性/兼容性差强柔性电网占优。即插即用，易于扩展和接纳新元素。适用场景1.负荷稳定、增长缓慢的区域1.高比例分布式能源接入区域场景决定技术选择。2.对供电可靠性要求不高的区域2.对供电可靠性要求极高的中心城区/重要园区3.初始预算有限的项目3.老旧电网改造，且廊道资源紧张的区域4.未来电网的示范和战略布局(二)配电网柔性化转型的必要性——技术经济性对比从传统配电网到柔性配电网的演进，是一个从“低成本建设”到“高质量发展”的转变，其经济性评估需要超越初始投资，从社会综合效益和长远发展的角度进行衡量。·

短期来看：传统配电网因其低初始成本和技术成熟度，在一般性场景和预算受限的项目中仍是主流选择。·长期来看：柔性配电网代表了未来发展方向。其更高的可靠性、优异的绿电消纳能力和潜在的运行经济性，使其在全生命周

期成本上更具竞争力。随着电力电子器件成本的下降和控制技术的成熟，柔性配电网的技术经济性优势将越来越明显。eCSG2025.A11Rights

Reserved(三)未来配电网形态演进在国家政策指引下，产、学、研、用协同共进，

配电网正由当前中级形态

(现代配电网)

加速迈向未来高级形态

(未来配电网):高比例清洁分布式电源主导、交直流混合配电。·

高比例清洁分布式电源主导：

分布式电源、电动汽车、电网交互式建筑、微电网等，将越来越多布署在电网边缘。·

交直流混合配电：中压交流

一电能分配与供给、区域能量互济；中

、

低

压

直

流

(

环

状

、

网

状

)一

柔性互联、潮流控制、

可再生能源消纳、区域故障隔离与恢复；低压微网

—区域自治、能量管理分布式能源消纳、用户电力定制。传统配电网无源

交流配电形式运行方式可变，但需要短时停电局部微电网+闭环运行部分负荷双或多馈线供电高比例清洁分布式电源主导闭环结构+开环运行放射状网络单一运行模式交直流混合配电缺乏必要的转供手段和容量CCSG2025.A11RightsReserved未来配电网现

代

配

电

网配电网柔性化转型背景介绍配电网电力电子装备典型应用场景未来展望CSG

2025.A11

Rights

Reserved第一部分第二部分第三部分目

录CONTENTS(一)配网电力电子装备典型业务场景集随着高比例分布式可再生能源与新型负荷接入，给新型配电系统带来复杂多样的运行状态，根据配电网供电连续性是否受影响可将运行状态分为非故障态、故障态。非故障态主要业务场景：

故障态主要业务场景：√

分布式光伏大量接入或长线路供电引发台区高/低电压√配电网局部小范围故障导致部分上游线路停止供电，√光伏返送、负荷快速增长、季节性负荷引发配变正/反向重过载但仍有其他关联线路可供电√单相源荷比例增加进一步加剧三相不平衡√配电网全局大范围故障导致所有关联线路全部失电非故障态

故障态eCSG2025.A11Rights

Reserved1.台区高/低电压2.配变重过载3.三相不平衡4.故障停电5.应急供电随着分布式新型源荷大量接入，台区电压越限问题日益突出。低压配电网电压越限可分为低电压越限和高电压越限。低电压越限主要由城中村及农村电网配电线路网架结构薄弱、供电半径长、线路阻抗大导致。

高电压越限主要由于分布式光伏等电源接入后无法就地消纳，潮流返送导致。(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理业务问题场景长距离供电大负载接入引起低电压用电设备难以启动或运行异常分布式光伏接入引起高电压用电设备烧损或分布式光伏脱网CHINAsoUTHERNPOWERGRIDCCSG

2025.Al1Rights

Reserved2.传统线圈式稳压

4.电力电子串补电压调节

6.电力电子AC/AC调压zav户电力电子柔性化技术方案3.低压柔直供电

5.台区分布式储能齿配电乐

*

用CSG

2025.All

Rights

Reserved传统技术方案1.有载变压器调档调档前(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理CHINAsoUTHERN

POWER

GRID有载调压不能解决电压连续调节

问题。同时调压范围有限，且

越

靠近变压器出口侧，电压越高，

越远的用户电压越低，末端治理

效果不佳。以S20-M-630kVA

的9档有载调压配

变为例，价格约10.5万元，其中有

载调压开关约8000元。采用利用分接开关接入不

同匝数线圈，同时配置无

功补偿电容，体积与重量

大、响应速度慢。以单相15kw稳压器为例，尺寸600*500*600,重52kg,

价格约4000元。2传统线圈式稳压(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理1有载变压器调档20

10A220V

调

档

前

200V调压分接头电源CHINAsoUTHERN

POWER

GRIDCCSG2025.A11

Rights

Reserved调档后20V配电变压器负载低压柔直供电利用电压源型换流器三相有功/无功解耦灵活控制能力、以及直流电传输容量更大的优势，通过串联、并联两种接线方式，实现高/低电压调节，该技术同时可用于三相不平衡治理、无功补偿、

谐波治理等场景，采用互联接线形式可实现台区重过载转供、分布式新能源消纳，但无法同时实现调压。√利用直流供电能力强，换流器无功补偿等灵活控制能力，实现0.5p.u.~1.2p.u.的宽范围电压调节。√

有效解决供电半径长导致的末端低电压和分布式光伏导致的末端高电压问题，在500m-3km

长线路场景优势显著。CCSG2025.Al1Rights

Reserved3低压柔直供电-技术原理末端低电压

用户逆变稳压DC/AC(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理串联型接线

并联型接线逆变稳压末端低电压DC/AC

AC220V□用户CHINASoUTHERN

POWERGRID整流升压750V直流输电

土375V750V

直流输电±375V二整流升压AC/DC变压器侧A

B

C(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理4电力电子串补电压调节-技术原理电力电子串补电压调节主要由串联侧逆变器、并联侧逆变器和串联变压器组合实现，采用部分功率型拓扑，电力电子变换容量降低70%~90%。串联侧换流器通过调节隔离变压器的副边电压来实现负载侧电压的调节与闭环控制，可用于消除负载侧电压质量问题；并联侧换流器主要用于解决负载侧电流的电能质量问题。配电网√

并联侧换流器三相电流不平衡补偿、无功补偿和低次谐波补偿CSG

2025.All

Rights

Reserved储能电池光伏√

提供直流端口，便于接入光伏、储能、直流负荷√

串联侧逆变器双向电压越限治理、电压谐波超标和电压三相不平衡CHINASoUTHERN

POWER

GRID直流负荷电

池PACK

复合气体探电变压基外门板及阳燃棉←全氟己配消防气瓶←台区分布式储能通过T接并联接入线路，储能变流器PCS

可以在四象限内有功、无功独立解耦，结合对储能电池的充放电，减少接入点上游线路功率，可有效实现高/低电压越限治理，可灵活用于台区变压器重过载、

分布式光伏就地消纳，配网台区低压分支箱开关跳闸、施工现场临时应急保用电、三相不平衡等场景。√

存在电压偏差

时，优先输出感性/容性无

功补偿功率因

数，实现电压

调节√

功率因数补偿

后，若依然存

在电压越限，通过充放电减少上游线路有功功率CSG

2025.All

Rights

Reserved5台区分布式储能-技术原理(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理CHINAsoUTHERN

POWER

GRID电力电子AC/AC

调压基于轻量化无隔离的DC/DC

模块，通过设计变换

控制策略，将直流变换应用于交流，实现交-交全电力电子调压，突破

现有调压器依赖调压线圈或变压器的弊端，大幅降低产品体积和重量。结合内部晶闸管反接切换配置，输入输出双端反转，实现宽幅有载双向调压。适用于供电半径大、导线截面积小、设备老化、线路过载、配电变压器

分接开关触头的开关位置不合理等引起的线路低电压，以及因分布式光CCSG2025.Al1

Rights

Reserved6

电

力

电

子AC/AC

调压-代表性装备6

电

力

电

子AC/AC

调压-

技术原

理(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理伏大量接入引起的线路高电压的场合。电子式双向无级电压质量调节装置单相20/30kVA(1.4

万元/2.1万元)三相50kVA(2.8

万元)技术名称

有载变压器调档

传统线圈式稳压

低压柔直供电

电力电子串补电压调节

台区分布式储能

电力电子AC/AC调压调压范围

-10%~+10%-10%~+20%-50%~+20%-40%~+30%-30%~+20%-40%~+35%调压质量有级调压，调压时伴有级调节，调压时伴无级调压，采用并联

随明显扰动，调压范

随明显扰动，调压范接线可实现全线路电围受上级电压影响围受上级电压影响

压质量提升无级调压，设备安装点无级调压，设备安装无级调压，设备安装后电压质量提升点后电压质量提升点后电压质量提升安装方式有载分接开关与变压器组合柱上安装/落地安装

柱上安装/落地安装

柱上安装/落地安装

落地安装

柱上安装/落地安装体积、重量

★

★★

★★★

★★★

★★★★★

★成本★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★同时具备的/其他功能无功补偿无功补偿三相不平治理谐波治理无功补偿三相不平治理谐波治理有功调节无功补偿三相不平治理谐波治理/附注：★越多，体积、重量越大，成本越高CCSG2025.A11RightsReserved(二)典型业务问题——1.台区高/低电压治理配变(配电变压器)重过载是指配电变压器长期运行在超过其额定容量的状态，可能导致设备损坏、供电可靠性下降甚至引发安全事故。1.负荷增长过快2.三相不平衡3.配变容量配置不合理4.季节性或周期性负荷波动5.设备老化或故障(二)典型业务问题——2.配变重过载治理业务问题场景eCSG2025.All

Rights

Reserved配变容量小负荷不平衡设备老化负荷增长负荷波动25年人拟来.山东电网负荷次挑历史新高(二)典型业务问题——2.配变重过载治理传统技术方案1.配电并列运行

2.配电加装风机电力电子柔性化技术方案5.移动式台区储能

6.台区柔性互联3.高过载配变

4.调容调压配变CHINAsoUTHERN

POWER

GRIDCCSG2025.A11Rights

Reserved2配变加装风机在油浸式配变上安装工业级风机，提升散热效

率，使其可在1.3倍额定负载长期运行。当负载

率超过1.3倍等情况下，仍然可能出现配变烧损情况。新增一台配变与原重过载配变并列运行，分担负荷。最大可扩容至原配变的300%,但需与现有配变的施工流程一致，作用安全规程要求高。(二)典型业务问题——2.配变重过载治理CHINASOUTHERNPOWER

GRIDcCSG

2025.All

Rights

Reserved调容调压配变具有大小两种额定容量，可自动检测负荷大小，并通过有载调容开关，在不

停电状态下对变压器两种容量自动切换，实现

运行过程中变压器容量自动调整。建设成本高，设备费+施工费+售电量损失约为6~12万元。采用高导磁材料、特殊绕组结构及散热方式，提高过载能力，满足1.5倍额定负载6h

(

负荷上升和下降阶段各3h),

建设成本较高，低压线路线径不足时存在过载烧断的风险，需要同步更新更换改造。(二)典型业务问题——2.配变重过载治理3高过载配变4调容调压配变CHINA

SOUTHERN

POWER

GRID

2：

8PPs

八温

试码检中的2

5

①

墙CCSG

2025.A1l

Rights

Reserved大容量小容址电能表

进表低压线路供电半

径在控制范围电表

表储能升压食125kVA380/315负荷高峰时段放电，降低配变瞬时过载，解决配

变频繁跳闸影响，避免配变烧毁，降低客户投诉集能系牧105

W/200移动式台区储能利用储能变流器为配电网重过载台区提供可调可控的有功和无功支撑，在变压器负载率达到过载预设值时储能放电，轻载时自动充电。其具有灵活部署、快速安装、

一机多能(可输出有功、

无功，治理三相不平衡、低电压)等优势。优

点//约1~2天。具有灵活部署、快速安装、一机多能(可输出有功、无功，治理三相不平衡、低电压

)缺

点能量存储型设备，在极端情况下存在热失控风险

。建设成本较高(设备费+施工费约S搜狗拼音)万元

)

。/eCSG

2025.Al1

Rights

Reserved5移动式台区储能-技术原理评价维度安全性经济性建设周期成效性(二)典型业务问题——2.配变重过载治理CHINAsoUTHERN

POWER

GRID0.4kV分支10.4KV分支2配变400kVA10/0.4kV高峰时段

负载率95%电

网

③一电设表电能表电能表JP柜/表1#台区AC1,10kV1#配变(500KVA)AC3,380V柔性互联装置(250kW)交流充电桩(7kW*4)DC1,+375V评价维度优点缺点安全性低压作业，风险较低。/经济性/建设成本较高(设备费+施工费约为8~15万元).建设周期约1~2天。需要架设直流电缆，远距离互联一般不推荐。成效可系统性治理台区重过载、轻载、高低电压、三相不平衡等问题，实现台区动态增容、故障快速不停电转供、源、网、荷、储柔性高效互动。当达到设备额定容量时，设备仅按照额定容量输出，存在重过载治理不彻底风险，需要前期准确调研规划及准确预测源荷发展变化，在相邻两个台区低压侧环网点安装三相AC/DC

变流模块，交流转直流后进行电气互联。通过协调控制系统分相调控互联台区间功率，向重过载台区注入功率，实现台区动态增容、故障快速不停电转供以及源、网、荷、储柔性高效

互动，可有效解决台区重过载、三相不平衡问题，适应规模化、多类型源荷接入，在低压配电网有广阔的应用前景。CSG

2025.A11

Rights

Reserved6台区柔性互联-技术原理(二)典型业务问题——2.配变重过载治理CHINAsoUTHERN

POWERGRID光伏组件

直流充电桩

储能(30kW)

(60kW+2)

(50kW/150kWh)2#台区

AC2,10kV—2#配变(500KVA)光伏组件(40kW)光伏组件(60kW)常规负荷(350kW)AC4,380V(7KW+2)方案类型方案名称适用场景经济性(以100kVA配变改造为例)施工周期治理成效传统方案配变并列运行农村地区配变负载超过额定容量1.3倍、可利旧

退运配变、安装空间充足等场景建设成本低(设备费+施工费约为1万元)约1~2天治理成效好(永久解决，可解决负载不超过300%的重过载问题)配变加装风机农村地区小容量油浸式配变、负载不超过额定

建设成本低(设备费+施容量1.3倍、对噪音敏感度低等场景工费约为1万元)约0.5天治理成效较好(永久解决，可解决负载不超过130%的重过载问题)高过载配变农村地区春节及农忙时期负荷短时大幅增长、

年平均负荷率低于25%、负荷峰谷差大等场景建设成本较高(设备费+施工费+售电量损失约为5~10万元)约1天治理成效较好(永久解决，可解决负载不超过150%且持续时间不超过6小时、负载不超过200%且持续时间不超过1小时的重过载问题)农村地区和城市商业区、开发区、工业区等周建设成本较高(设备费+调容调压配变

期性或季节性负荷变化幅度较大、年平均负荷

施工费+售电量损失约为约1天率低于配变高档位额定容量25%等场景

6~12万元)治理成效好(永久解决，可解决最大负载率300%之内的重过载问题)柔性化移动式台区储能负荷短期大幅增长、过载频次不高、未能部署

永久措施等场景建设成本较高(设备费+

施工费约为10~20万元)约1~2天治理成效较好(临时解决，重过载治理程度由储能容量而定，可兼顾解决三相不平衡、低电压等问题)密集城中村相邻台区间低压互济、功率调控要台区柔性互联

求较高、负荷性质差异较大以及分布式光伏大量接入等场景建设成本较高(设备费+

施工费约为8~15万元)约1~2天治理成效较好(永久解决，重过载治理程度由台区容量而定，可兼顾解决台区高低电压、三相不平衡、故障转供、光伏消纳等问题)(二)典型业务问题——2.配变重过载治理CCSG

2025.Al1Rights

Reserved三相不平衡是指在一个三相电力系统中，三相电流(或电压)的幅值不一致，或者相位差不是120度的理想状态。在配电网，特别是低压配电网(0.4kV)中，这是由于大量单相负荷(如居民用电、商业门店)随机且不

均匀地接入三相电源造成的。三相负荷不平衡的主要危害：1,中性线电流很大，导致线路压降大、损耗大、线路加速老化。2,台变发热严重，极易引发火灾，影响设备安全运行。3,中性点偏移，导致供电电压不稳定，

电压不合格率上升。4,单相过载，导致大面积停电，投诉率居高不下。三相不平衡业务场景图CCSG2025.A11RightsReserved(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理CHINASoUTHERNPOWER

GRIDOms

换相开关式三相不平衡治理装置3.电力电子补偿装置(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理电力电子柔性化技术方案2.智能换相开关传统技术方案1.传统换相开关CHINAsoUTHERN

POWER

GRID电能质量综合治理产品UPQCCCSG2025.A11RightsReserved静止无功发生器SVG传统换相开关装置(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理1

传统换相开关-技术原理将配网中的一部分单相负荷加装换相器，使其变为可控负荷，主控器检测三相负荷的平衡状况，实时的对单相负荷做出优化决策，使整个台区的负荷均衡的分布在三相供电线路上。目前国内换相自动开关应用较多，由一个实时换相控制终端

(主要用于负责对换相负荷的实时监测和自动实时换相执行控制)和若干个换相自动开关控制单元(主要用于负责实时换相执行)两个大部分共同组成。√机械触点的吸合与释放需要几十到几百毫秒的时间，无法对快速变化的负荷(如电焊机、起重机、电梯等冲击性负荷)做出即时反应。传统换相开关原理图CCSG2025.A11RightsReservedCHINA

SOUTHERN

POWER

GRIO智能换相开关型其原理是在电流过零点时，控制智能开关将连接在重载相上的单相负载(如居民用电)快速、无涌流地切换到轻载相上，通过动态调整负载的物理连接相序，实现三相有功负载的“重新分配”来达到平衡。√

治理思路直接有效，尤

其针对有功不平衡问题效果显著。√

成本低于电力电子型治理装

置

例

如SVG

装置，自身运行损耗很低。

智能换相开关型治理原理图eCSG2025.A11RightsReserved2智能换相开关-技术原理(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理CHINASoUTHERNPOWERGRID载”,从而迫使三相电流趋于平衡。√

响应速度极快(毫秒级)、补偿效果精准且连续平滑。√

能够同时综合治理三相不平衡、无功不足

和谐波污染等多种电能质量问题，性能最

为优越

。通过电力电子变流器，实时地从电流大的相吸取能量，然后精确地注入到电流小的相。从整个系统的角度来看，相当于在重载相上并联了一个“虚拟的负负载”,同时在轻载相上并联了一个“虚拟的正负eCSG2025.Al1RightsReserved3电力电子补偿装置-技术原理(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理CHINA

SoUTHERN

POWER

GRID电力电子型治理原理图静止无功发生器SVGSVG

是一种基于电力电子逆变技术的静止无功发生器，

SVG

的基本原理是通过利用自动转换相式的桥式逆变电路，借助电抗器并联接入动力电网，通过系统自动检测负荷侧电流，基于补偿需求，采用电力电子换流器转移相与相间有功功率，解决电力变压器三相整流绕组的

负荷不平衡的主要问题。电能质量综合治理产品UPQCUPQC

主要用于治理台区配变或线路末端的供电电压

过高或过低、三相电压及电流不平衡、功率因数低下、

电流谐波含量大等各种电能质量问题。3电力电子补偿装置-代表性装备(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理CHINASOUTHERNPOWER

GRIDCCSG2025.A11RightsReserved技术名称

传统切换开关

智能切换开关

电力电子补偿装置核心原理

分级投切电容(间接补偿无功)动态切换负载相线(负载重分配)主动产生补偿电流(电流搬运)补偿对象主要是无功不平衡

主要是有功不平衡无功+有功不平衡响应速度几十至几百毫秒(TSC/分钟级(接触

器),慢秒级(1-5s),较慢

毫秒级(≤10ms),极快补偿效果有级差、不精确，效果有限直接有效，但受负载特性限制精确、连续、平滑，效果最佳附加功能

仅补偿无功基本无附加功能

同时治理谐波、补偿无功初始成本

低

中

高适用负载所有类型负载，但谐波环境需谨慎

可控的、对断电不敏感的单相负载

所有类型负载，尤其适合快速波动负主要缺点

效果粗糙，易谐振，电容器有寿命适用性受限，需电网改造

成本高，技术复杂CCSG

2025.Al1Rights

Reserved(二)典型业务问题——3.三相不平衡治理载配电网普遍具有线路长、供电半径大、线路故障概率高等特点，给运维管理带来较大压力，影响供电稳定性与可靠性。日益频发的极端自然灾害与海量分布式能源的接入，进一步给配电网的安全可靠运行带来新的冲

击，使其供电保障能力备受考验。eCSG2025.A11Rights

Reserved(二)典型业务问题——4.配电网故障自愈业务问题场景SEPRI

南方电网科学研究院SEPRI

南方电网科学研究院电力电子柔性化技术方案机械设备与电力电子设备配网自动化主站eCSG

2025.All

Rights

Reserved技术方案分类(二)典型业务问题——4.配电网故障自愈传统技术方案机械式联络开关保护装置的配置、整定与协同配合柔性互联+网络重构和快速复电电压时间/电压电流型现场配电终端主站就地协同自愈级差

保护型智能

分布型传统配电网故障自愈方案主要采用依赖机械式开关的主站自愈模式。这类开关在动作时存在显著的固有时延，且频繁操作易产生电弧影响寿命，调节能力有限，运行控制灵活性不足，导致自愈过程伴随短时停电

甚至供电中断，无法实现无缝切换。变电站10kV线路保测一体装置保护动作

开关变位DTU/FTU事故告警

开关位置10kV出线开关和联络开关遥控指令开关合闸

开关分闸故障发生后，自愈启动①,配电主站依靠配电终端上送信号，根据电气拓扑定位故

障点区域②,遥控断开开关隔离故障点③,

并通过遥控合上站出线开关和联络开关④,

实现非故障区域的快速复电配电主站自愈启动故障定位故障隔离转供电(二)典型业务问题——4.配电网故障自愈故障发生恢复供电CCSG2025.AllRightsReservedSEPRI

南方电网科学研究院受备用容量限制，且若上级电源点全停，负荷转供将失去作用。

以配电自动化系统为例，价格约11.5万元(每条线路3个开关)。光伏甲负荷储能联络开关CCSG

2025.A11

Rights

Reserved采用传统互联开关将故障线路与健康线路进行互联，但其不具备潮流精准调控、隔离与无功补偿等功能，致使系统容易出现重过载与故障范围扩大等问题。此方案负荷转供存在严重依赖网架结构的问题，同时，1

传统互联开关-技术原理(二)典型业务问题——4.配电网故障自愈SEPRI

南方电网科学研究院技术名称传统互联开关中压柔性多状态开关低压柔性互联开关功能馈线无源互联、故障隔离、网络重构、远程遥控柔性互联精准转供、故障隔离、无功补偿、谐波抑制柔性互联精准转供、故障隔离、无功补偿、谐波抑制、削峰填谷实现效果转供时间≤1min,短时停电毫秒级切换，100%负荷不间断，无功连续调节毫秒级切换，100%负荷不间断，无功连续调节不足固定位置接入、潮流不受控占地面积大、建设成本高、损耗大固定位置接入、无法主动支撑安装方式固定落地安装固定落地站房式安装固定落地或柱上抱箍安装体积、重量★★*★★★★★成本★★★★★★★★eCSG2025.A11

Rights

Reserved(二)典型业务问题——4.配电网故障自愈SEPRI

南方电网科学研究院山区、农村、城郊等广大供电区域配电网呈现薄弱性，具有网架结构弱、供电半径长、自然灾害下故障频发等典型特征。伴随极端自然灾害频发与分布式新型源荷大量接入，配电网的安全可靠供电和新型源荷承分布式光伏“红区”

设备烧损、电能质量问题分布式能源的发展迅速，多地电网承载力告急电力经营区可开放容量严重不足业务问题场景雨雪冰冻、暴雨洪涝等灾害共造成电网电网线路与台区大量停运提升系统构网保供电能力(二)典型业务问题——5.洪涝暴雨应急场景载面临巨大挑战。冰灾应急场景(二)典型业务问题

5.提升系统构网保供电能力传统应急技术方案1.柴发应急电源车CCSG2025.A11RightsReserved电力电子柔性化技术方案2.台区分布式构网型储能(构网孤岛自治运行)世一配电变压器ACDCCHINAsoUTHERN

POWER

GRIDTI

T2末端用户——(二)典型业务问题

5.提升系统构网保供电能力

1柴发应急电源车采用柴油发电机作为核心供电设备，将柴油发电机运输并接入故障区域，实现应急供电。但柴发能耗污染大(1kWh

约耗油0.26L,

噪声约75dB;)

、启动时间长(启动时长5~30s,无法实现与电网间的无缝切换)、电能质

量不佳(电压波动+3%、频率稳定时间1~3s)、

无法应对功率倒送易脱网。500kVA

应急柴油发电车售价约30-50W元。√

柴油发电机在电网停电时通过自动转换开关切入，

独立为关键负荷供电，不依赖电网、功率大、技术成熟；√

该方案体积大、噪声和排放高，有延时，运行成本

较高，不适用于长时间或大范围停电情况下的连续

供电需求。eCSG2025.A11RightsReservedCHINAsoUTHERN

POWER

GRID——(二)典型业务问题

5.提升系统构网保供电能力2

台

区

分

布

式

构

网

型

储

能

-

技

术

原

理分布式台区储能构网技术依托“并网/离网双模式切换”技术实现应急保供电功能。当自然灾害、外力破坏、线路故障等导致电

网断电

时

，系统毫秒级识别断电信号，自动断开与电网连接(防孤岛保护),切换至离网模式，

基

于VSG

的构网型控制模拟传

统同步发电机的

一次调频特性，

主动为孤岛系统提供频率和电压支撑。储能通过逆变器将直流电转为交流电，优先为预设的关

键负荷供电，供电时长由储能容量决定，直至电网恢复后自动切回并网模式。储能装置sfcEIM控制策略选择虚拟同步机控制

非配电变压器储能装置CLe(ELB)内环电压及电

流控制电网因自然灾害、

线路故障停电时，

采用电压频率控制

支撑失电负荷，实

现应急供电快速切

换保关键负荷供电在配电网故障抢修

时，台区分布式储

能可作为临时电源，辅助电网故障排查与恢复屋顶光伏

JP柜处接入储能CCSG2025.Al1Rights

Reserved属顶光伏——技术特点模块化；电池簇级管理，减少电池并联高效率；三电平拓扑，最高效率99%高安全性：BMS.EMS联动保护易维护；智能UI,在线参数配置饭压们最大功率50kW电压范围250V-850VDC最大电流120A额定输出功率50kW直母电压范围520~900V最大输出电流≥100A通用乡数效率(额定条件)>99%技术特点高效率：三电平拓扑，最高效率99%高安全性：BMS、EMS联动保护易堆护：智能UI,在线参数配置丰富的通信接口：485/以太网/4G/光纤交流懈多数额定输出功率50KW最大交流输出电流76A颜定电网电压400V电网频率范围50±2.5Hz功率因数±0.8直流据步数直流电压范围600~850Vdc最高直流电压≥900Vdc最大电流120A构网型储能系统具备电网主动支撑、主动消纳、主动响应、

主动调节功能具备一次调频和惯量支撑能力，响应时间

小于60ms支持多机离网并联模式，最多可实现20台

并机，最大功率1MW具备35kV电压等级电网带负载黑启动能力技术特点：模块化：电池簇级管理，减少电池并联高效率：三电平拓扑，最高效率99%高安全性：BMS、EMS

联动保护高防护等级：IP65/C5(二)典型业务问题

5.提升系统构网保供电能力2台区分布式构网型储能-代表性装备DC-DC变流器,双向DC/DC,

支持电池、光伏接入

工作电压范围宽，兼容多种规格电池,支持定功率、定电压、直流下垂等运

行模式支持多机离网并联模式，最多可实现

20台并机储能变流器具备电池充放电管理功能具备一次调频、惯量支撑功能

具备并网/离网无缝切换功能支持VSG、VF、PQ等运行模式

支持多机离网并联模式CHINAsoUTHERN

POWERGRIDCSG

2025.Al1

RightsReserved——技术名称柴发型应急电源车分布式台区构网型储能功能移动应急供电支撑、黑启动、移动电源、可并网/孤岛切换应急供电黑启动、需求响应、新能源全额就地消纳、削峰填谷、台区电压支撑实现效果启动≤30s,满发6-8h,黑启动保重要负荷孤岛运行≥24h(有分布式资源),并网/孤岛无缝切换不足能耗高、噪音大、无法应对功率倒送固定位置接入，持续供电能力不足安装方式移动接入固定落地安装/移动式体积、重量★★★★★*★成本★★★★★★★★★同时具备的其他功能/电能质量治理CCSG2025.A11RightsReserved(二)典型业务问题

5.提升系统构网保供电能力附注：★越多，体积、重量越大，成本越高——配电网柔性化转型带来大量电力电子柔性化设备，当前柔性配电设备主要以就地运行控制为主，缺乏远程实时监

控

，不利于有效监测设备运行与健康状态，限制柔性