（文章來源：電氣新科技）
泛在電力物聯網就是圍繞電力系統各環節，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術，實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互，具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統。而以電力系統為核心的能源鏈的配電網側當前接入設備主要有不可控負荷、可控負荷、新能源發電設備（光伏發電、風力發電等）、柴油發電機、電動汽車等。

傳統的被動應對式的配電網和傳統形式的電力設備、技術已不能滿足負荷側多種能源和多種負荷發配電需求以及人們對高品質電能的需求。為了實現多種屬性能源與多種屬性負荷可以靈活、協調、統一、高效地與主電網連接，研究如何高效、主動、智能、柔性、深度感知、全面解析主網絡與配網側設備的能量互聯、信息互通的解決方法或者智能設備具有重大的現實意義。

能量路由器是以電力電子技術和自動控制技術為關鍵技術，聯合能源互聯網技術衍生出來的核心裝備。能量路由器又叫直流變壓器、電力電子變壓器、固態變壓器，是一種將電力電子變換技術和基于電磁感應原理的電能變換技術相結合，實現將一種電力特征的電能轉變為另一種電力特征的電能的新型智能變壓器。

它不僅具有常規變壓器變壓、隔離、能量傳遞等功能，而且具備電壓可調節、功率流可靈活控制的特點，以實現電能的主動控制和分配，還具備電能質量監測與調節等常規變壓器不具備的功能。能量路由器相對于常規變壓器的應用場景也更加廣泛，如交直流混合微電網、新型數據中心、電力機車供電系統和制動能量回饋系統、多端柔性直流配電網側等應用場景。

目前，能量路由器主要應用于10kV及以下中壓配電網側。中壓配電網處于系統電網下游，是連接終端電力用戶和大電網的橋梁，直接關系到用戶用電的電能質量和供電可靠性。在配網規劃、設計中，電網網架結構的選擇直接決定工程的經濟性和電網供電的可靠性。能量路由器依據現有配電網絡、新舊負荷類型和應用場景，分為雙端口形態結構、三端口形態結構和多端口形態結構等類型。

雙端口型能量路由器一般分為AC 10kV～AC 380V、AC 10kV～DC ±375V、DC ±10kV～AC 380V、DC ±10kV～DC ±375V四種電壓等級和四種形態結構；三端口型能量路由器一般分為AC 10kV～AC 380V～DC ±375V、DC ±10kV～±375V三種電壓等級和兩種形態結構；多端口型能量路由器當前有AC 10kV～DC ±10kV～AC 380V～DC ±375V四種電壓等級一種形態結構。

對于一般形式的配電網絡而言，雙端口型能量路由器和三端口型能量路由器完全夠用，只有在特定場合或者特定用電區域，多端口、多形態結構根據現場情況可以靈活配置。以上幾種電壓等級和形態結構的能量路由器在不同的中低壓配電站依據現場布置和配置方式擇優選取，但是都必須滿足現有泛在電力物聯網配電網側高效、主動、智能、柔性、深度感知、全面解析主網絡與配網側設備的能量互聯、信息互通等新一代配電網絡的發展需求。

微電網技術尤其是交直流混合微電網技術隨著分布式能源的大量應用而成為未來電網技術的終極發展方向；交直流混合微電網不僅兼顧了傳統交流和新興電力中直流分布式能源與交直流負荷的接入問題，而且解決了交直流用電設備多重AC/DC或者DC/AC變換器帶來的諧波、損耗等問題。但是，微電網中分布式電源受地理條件、環境因素、時間維度、空間尺度等制約，往往還存在一些問題，比如，分布式電源對的隨機性可能導致接入點電壓過高，或者引起交流并網點三相不平衡，或者并網點電能質量較差，或者并網點同時存在雙向功率流等等問題。

當前為了實現智能微電網與大電網協同接入、和諧交互，通常將分布式電源通過逆變器逆變為交流電接入系統交流母線，電池單元也經過雙向變流器逆變為交流電接入系統交流母線，逆變器等并網設備雖然在技術層面一定程度上解決了分布式電源接入難的問題，但是大量的逆變裝置和智能微電網控制器會帶來大量諧波電流，并使系統功耗增加，引起配電、監控、保護等方面的問題，這無疑增加了其建設成本和建設周期，增加了維護成本。

為了實現微電網與大電網的柔性接入與智能管理，多端口能量路由器兼具能量管理、柔性接入、深度感知、調節電能質量、全網絡信息互聯互通等優勢，合理解決了微電網與大電網之間電網絡互聯、信息互聯互通等問題。

隨著各種行業數字化轉型進入加速期，全球進入數字經濟時代，支持數字經濟發展的新技術也在不斷涌現。云計算、人工智能、區塊鏈、物聯網、邊緣計算與5G都將深刻影響未來產業的發展。信息系統的市場應用越來越廣泛,信息和數據量呈幾何級增長,大型數據中心的電力擴容需求日益增加,對大型數據中心供配電穩定性的要求也不斷提高。

目前，大型數據中心供配電系統架構主要由市電（10kV、110kV）、高壓變配電系統、后備柴油發電機系統（10kV、400V發電機組）、市電/備用電源自動轉換系統（中壓切換、低壓切換）、低壓配電系統（低壓配電、樓層配電單元）、不間斷電源（uninterruptible power supply, UPS）系統（UPS、240V、48V系統等）等模塊組成。

大型數據中心變配電系統前端基本全部采用交流輸電、交流配電方式，其在最終用電設備側需要配置AC/DC裝置將市電（包括備用UPS）逆變為DC 240V或者DC 24V或者DC 12V供數據中心核心設備使用，這樣無疑增加了投資成本和電力傳輸損耗，而且在大型數據中心分布式引入多種AC/DC逆變裝置，給供配電系統運行維護也帶來諸多不利因素。

再者，隨著新型數據中心的要求不斷提高，信息設備功能越來越強，功率密度越來越高。數據中心設備機柜用電負荷由以前的2kVA/臺，提高到3kVA/臺、4kVA/臺，甚至更高；機房單位面積的平均用電負荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方，甚至更高。數據中心用電負荷的統計應分為兩個層次，即UPS供電系統負荷（輸出）和市電供電系統負荷。

當前,為解決以上問題：①大型數據中心核心設備正在積極采用新型供電方式,進一步降低供電損耗；②由于高/中壓直流輸電、供電系統在投資成本、系統效率、占地空間等方面,較交流供配電和交流備用UPS具有更大的優勢,必將得到較大規模的推廣和應用。基于以上考慮，能量路由器不僅可以為大型數據中心供配電系統提供大容量的柔性直流輸配電方案，而且可提供高可靠的配電方案，減少原有交流輸配電供電系統的諸多電力變換環節，減少設備部署與投資，具有較大優勢。
（責任編輯：fqj）