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探究|柔性直流配电系统的春天是否已经来临?

2019-01-03 13:38来源:北极星电力网作者:班国邦 谈竹奎 徐玉韬 袁旭峰关键词:柔性直流柔性直流输电柔性直流配电网收藏点赞

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国内首个五端柔性直流配电示范工程——贵州城市配电网柔性互联工程

贵州城市配电网柔性互联工程是国内首个五端柔性直流配电示范工程。该工程创造了五个第一:国内第一个五端柔性直流配电示范工程、国内外高校第一个柔性互联配电网产学研示范工程兼科研试验平台、国内第一个实现对示范工程完全逻辑镜像的仿真平台、国内第一个应用于实际工程的混合式拓扑结构MMC成套装置、南网范围内第一个正式投运的柔性直流配电工程。

该工程于由贵州电网有限责任公司电力科学研究院牵头研究和建设,2015年立项,2016年启动,2017年12月完成设备试制并开工建设,2018年9月3日进入试运行,9月30日正式投入运行,11月14日完成工程验收。

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项目组解决的4项关键技术

该工程建立了网源荷储综合优化管理主站,开展了馈线功率互济、配电网最优潮流、削峰填谷、非计划不停电转供等柔性互联配电网运行试验。率先实现了含五端直流配电中心的柔性互联交流配电网闭环运行、故障自愈控制、能量优化管理的技术突破。

成功研制全半桥混合式模块化多电平换流器,攻克了直流配电领域最严重的双金属性直流短路故障的抑制难题,并在国内直流配电领域首次开展了工程化应用;成功研制模块化、高效率直流变压器,用于实现直流微电网与直流配电中心的柔性互联,为高变比直流系统互联的直流变压器推广应用奠定了工程应用基础;研发了国内首套接入直流微电网的120kW DC/DC、模块化直流充电桩,扩展了电动汽车充电技术的应用范围。

采取开放式的设计理念,MMC换流器、DAB直流变压器、分布式接入设备、以及EMS系统均具备开放式二次接口,建立了国内首个开放式的、基于直流配电中心的智能配电网产学研协同创新平台。

以产学研形式,与贵州大学联合研发了智能配电网半实物仿真平台,可实现任意规模柔性互联交直流配电网的模拟,为今后交直流混合配电网的规划、可行性研究、工程设计等提供统一、开放式的计算分析平台。

首个基于柔性变电站的交直流配电网工程——张北柔性变电站及交直流配电网科技示范工程

2018年12月26日,张北柔性变电站及交直流配电网科技示范工程完成全部试验和试运行考验,国家电网基于柔性变电站的交直流配电网正式投入商业运行。该工程由国网冀北电力有限公司协同全球能源互联网研究院等单位于2016年启动,立足于探索为了配电网发展形态、服务于张家口可再生能源示范区建设,着眼于高端产业的高品质电力需求而研究建设的。

示范工程原创性地提出了融多种功能于一体的柔性变电站概念,赋予了变电站全新的功能形态,推动了变电站关键设备由“多种设备组合”向“单一设备集成”方向发展。首创的电力电子变压器取得5大技术突破,实现了多端口一体化变压变换、直流故障隔离等4大功能,较现有技术能量密度提升200%;首创的基于柔性变电站的交直流配电网理念,将数据中心和光伏发电连接,首次实现了智能电网与云计算产业的深度结合,勾勒了未来电网发展的新形态。

示范工程攻克了成套设计、“源—网—荷”控制保护等技术难题,实现了功率潮流的灵活调控、故障限流与自愈,打造了灵活开放的平台,实现了发电、电网、用户的共赢。柔性变电站装备可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用,丰富了用户的自主选择权。引入的2.5兆瓦光伏发电,满足了用户绿色用能需求。更智能的配电网,保障了数据中心高可靠供电,让光伏发电既能优先在数据中心就地消纳,又能上网保障全额消纳。更高效的电力系统,降低数据中心能耗约10%~20%、设备投资约1%,提高光伏系统效率约2%,为贫困的德胜村每年新增约7万元收入。

世界规模最大的多端交直流混合柔性配电网互联工程——珠海唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程

为积极探索能源互联网建设新方向,南方电网广东电网公司于2017年初开始筹建,在珠海唐家湾落地建设“支持能源消费革命的城市-园区双级‘互联网+’智慧能源示范项目”。该项目是南方电网推进国家能源局首批“互联网+”智慧能源示范项目建设的重要里程碑,成功引导了一系列标志性、带动性强的重点产品和装备推广应用,形成了柔性直流配电网系统技术标准规范。

2018年12月25日16时,该项目的主体——唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程在广东珠海唐家湾成功投运。

唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程由三个柔性直流换流站、一个直流微电网构成,各换流站之间采用地下电缆相连接。工程为国际首个±10kV、±375V、±110V多电压等级交直流混合配网示范工程,也是世界最大容量的±10kV配网柔直换流站。

该工程通过采用世界最大容量±10kV等级中压柔直换流阀、首创应用三端口直流断路器、世界最大容量±10kV直流变压器,既能调节潮流,又能调节电压,实现了对电网内各个节点的电压水平进行实时的调控。

珠海唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程实现了供电区域互联互济,提高了配网灵活性与可控性,促进分布式可再生能源的友好接入,提升电网资源使用效率和电能质量。

接下来,南方电网广东珠海供电局还将通过搭建智慧能源大数据平台作为信息层和应用层主体框架,与广东电网已建成的大数据平台进行数据上的交互,并且为综合能源服务、多协同运营、需求响应等高级应用进行总体的支撑,涵盖行业信息、市场动态信息、以及电网传统业务上、环境空间数据等各方面数据的获取,最终实现大数据的整体应用。

( 来源: 北极星电力网 作者: 班国邦 谈竹奎 徐玉韬 袁旭峰 )
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