智能电网技术与应用(电网向能源互联网)
近年来，为了缓解日益突出的能源、资源和环境问题，大量分布式可再生能源发电装置被纳入电网，使得传统配电网从单纯的供电功能扩展到发电功能。为了应对分布式能源发电的间歇性、分散性和不可控性，提高可再生能源的利用率，在电网中加入大量储能装置，缓冲能量波动。发电方式已呈现集中与分布式并存的特点，电能流向由单向流向变为多向流向。以电动汽车为代表的柔性负载，使得电能的流动和管理更加复杂。
目前，我国配电网终端仍以传统电磁式变压器为主，采用馈线或树枝状无源受电模式。配电网结构和电力设备不具备多向输电的调控能力，供电区域缺乏能源管控设备和信息支持系统，难以满足光伏、风电、储能、电动汽车、用户负荷和清洁能源系统(热电联产、冷热电联产等)的灵活接入要求。).无法通过多种能源的交互调节解决日益突出的新能源发电间歇性和用户用电随机性问题，严重制约了可再生能源的广泛接入、就地消纳和高效利用。在智能电网和能源互联网背景下，目前提出的创新配电网结构是对传统配电网的彻底创新，传统配电网接入困难，实现难度大，成本高。为适应配电网发展的新形势，在现有配电网的基础上，迫切需要通过创新配电网结构，开发电能路由器等灵活可控的配电设备，建立新的配电系统架构，对主配电网进行支撑和补充。
问题拆分
以区域能源路由器、变压能源路由器和支路能源路由器为核心节点，建立分层网络，结合互联控制层、变压子控制层和接口扩展层的集中分布，形成区域能源互联分布网络。区域能源路由器通过中压专线或馈线接入传统配电网，进行交流/DC转换，形成中压交流/DC环网。变压能量路由器通过中压交流/DC并网接口接入中压交流/DC母线，具有备用交流/DC能量转换和变换能力。低压侧形成按功率和能量划分的交流/DC接口，低压交流/DC接口由支路能量路由器扩展。本发明利用电能路由器分层组网接入传统配电网，可进一步提高分布式清洁能源发电普及率、满足不同用户需求的灵活性和供电可靠性。
问题解决
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于电能路由技术的区域能源互联配电网系统，包括以区域电能路由器为核心节点设备的互联集中控制层、以压电能源路由器为核心节点设备的变电站控制层和以支路电能路由器为核心节点设备的接口扩展层；
可变压电能量路由器分别通过第一交流并网接口和第一DC并网接口连接到区域电能路由器构成的中压交流母线和中压DC母线；分电能路由器通过分电能路由器接口连接到可变电能路由器；
互联集控层用于面向区域电能路由器的运行控制、能源调度和优化管理以及用户服务，根据区域内用户的能源需求制定发电计划，形成电力交易市场并处理交易信息，通过区域电能路由器与外部输配电网进行交互，负责区域电能互联配电网系统与外部输配电网的能量交换，隔离外部输配电网的故障；
变压器分控制层通过变压器能量路由器实现交流-DC变换和变压器功能，形成按功能划分的低压交流-DC即插即用接口，通过双向潮流控制实现供配电，实现配电自主和功率路由，控制即插即用接口的使用；
接口扩展层，用于根据用户需求扩展接口，实现分布式发电、储能和家用柔性负载设备的接入。
优选地，区域电能路由器作为区域能源互联配电网系统的关口控制，通过中压专用线或中压馈线接入外部输配电网，两端供电，在区域内形成中压交流母线环网和中压DC母线环网，提高供电可靠性。
优选地，区域电力路由器包括中压整流级、中压逆变级和第一能量缓冲环，并设有外接外部输配电网的交流接口和内接变压器分控层的交流接口和DC接口，中压整流级采用级联结构，负责与外部输配电网的并联和离网连接以及双向交流/DC转换。当区域能源互联配电网系统中的电力过剩时，控制潮流流向外部输配电网，中压逆变级采用级联结构，与中压DC母线相连提供工频交流线路，第一能量缓冲环节与中压DC母线相连。
优选地，变压能源路由器作为区域能源路由器的从属设备，在变压能源路由器的低压侧形成按功能划分的交流接口和DC接口。
优选地，可变压电能量路由器包括中高压交流/DC整流级、DC/DC隔离级、低压DC/交流逆变级、低压DC/DC多端口DC转换环节和第二能量缓冲环节；
中高压交流/DC整流级采用级联结构，用于与区域电能路由器的交流线路并联和离网连接以及双向交流/DC转换，并通过中压DC总线与可变电能路由器中的中压DC电气接口连接，提供高质量的双向中压DC配电线路总线接口；
DC/DC隔离级采用串行输入并行输出的双有源桥式拓扑，用于实现中高频隔离双向DC/DC转换和电压转换；
低压DC/交流逆变级采用两级结构，通过低压DC链路与DC/DC隔离级相连，提供低压交流接口；
低压DC/DC多端口DC转换链路用于根据功能提供低压交流/DC接口；
第二能量缓冲环节用于灵活应对和处理接口发电设备和负载的随机波动能量，提高各端口的稳压稳频能力。
优选地，变压能源路由器低压侧形成按功能划分的交流接口和DC接口，包括低压DC储能接口、分布式发电DC接口、电动汽车接口、DC负荷接口、支路电能路由器接口、DC通用接口、低压交流冷热电系统接口、交流负荷接口和交流通用接口，低压交流/DC分布式发电、储能、负荷及其支路电能路由器接入充足。
优选地，分支电源路由器包括连接至变压电源路由器的第二交流并网接口、第二DC并网接口和分支电源路由器接口，并根据功能划分扩展多个低压交流电源接口和DC电源接口。
优选地，区域电能路由器、可变压电能量路由器和支路电能路由器的AC/DC接口集成了电气接口和有线通信接口，形成接口的电气标准、信息标准和保护标准的即插即用设计，具有设备的快速感知、信息交互和监控、故障隔离和恢复功能。
优选地，区域电能路由器、可变压电能量路由器和分支电能路由器的内部具有物理层和应用层的双层结构，其中物理层包括主电力电子变换器、即插即用AC/DC接口和通信模块，应用层包括运行控制、能量优化管理、功率预测、电能质量控制、购售电交易、设备监控和故障隔离和恢复。
总的来说，与传统的辐射状弱馈线配电网相比，本发明构思的上述技术方案具有以下技术效果:
(1)本发明形成以能源路由器为核心节点设备的分层能源互联分配网络系统，通过能源路由器节点的网络寻址和路由选择，实现能源的多向传输优化，支持电能的“自发电自用、互助互供、电网补充、余电外送”，达到节能减排、降低线损等目的。
(2)本发明以区域电能路由器为关口控制，将区域能源互联配电网有效接入现有中压交流配电网，具备交流-DC变换和变压能力，形成中压交流-DC环网，实现网内协调控制和自主管理，提高配电可靠性。
(3)按照功能形成低压交流/DC的即插即用接口，管理分布式新能源发电、分级储能、电动汽车、冷热电联供、柔性负荷等。通过双向潮流控制实现电能的高效供应和分配。