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直流配电网会大规模运用于电网吗?——应用场景及柔直的适用系统特点

北极星输配电网  来源:智见能源  作者:智见  2019/2/25 8:58:28  我要投稿  

北极星输配电网讯:未来配电网的形态将是多个电压等级构成多层次环网状、交直流混联、具备统一规范的互联接口、基于复杂网络理论灵活自组网的架构模式。直流配电网是未来能源互联网的基本支撑环节,以柔性直流技术为代表的中压配用电网也会是未来的发展趋势。近年,直流配用电网络的科研研究及项目试点在国内与我们渐行渐近,为此,智见能源推出《直流配电网会大规模应用于电网吗?》的系列专辑,本期的主题为《直流配用电网的应用场景及柔直的适用系统特点》。

(来源:智见能源 ID:SmartEnergyView)

直流配用电网的应用场景及柔直的适用系统特点

一、直流配电网的应用场景

构建直流配用电网的典型应用场景是推动直流配用电网体系建立的关键。

(一)以直流配用电网为骨干的能源互联网络

实现多种能源类型的优化互补,支撑从生产到消费的全方位、全时段覆盖,呈现多元化、综合性的互联网服务业态。

(二)以直流配用电网为骨干的局域综合能源网络

基于柔性电网技术的新型混合配电网,支持新能源、储能接入及能量双向互动。

(三)基于直流电网的中压柔性互联

基于柔性电网技术的新型混合配电网,支持新能源、储能接入及能量双向互动。

(四)园区中压直流配网

基于中压直流配网,可实现220kV供电分区互联,实现10kV配电网闭环运行,从而对系统提供动态无功支撑,辅助提高电压稳定性,减小停电风险。

(五)基于直流配用电的数据中心供能系统

数据中心采用直流配用电将节省大量的换流环节,有效降低配用电损耗;同时,通过优化网络结构,直流配用电系统将会在数据中心节能降耗方面发挥巨大作用。

(六)新能源发电直流接入

使用直流技术汇集电能可以有效简化海上风电场从发电到并网的整个过程,避免对电能进行多次的整流、逆变和升压,从而减少系统投资、降低损耗。

(七)基于直流配用电的智能楼宇

从楼宇用电负荷和供电源的发展趋势可以看出它们表现出的直流特性日趋明显。这就迫使人们需要重新衡量楼宇供电方式和它的发展方向。

二、适于柔直配电的系统特点

下面以深圳的某一个工业城为例,分析说明柔性直流配电网如何有针对性地解决园区供电问题中的一些实际问题。

(一)敏感负荷集中

工业园区内集成电路(IC)制造产业较多,仅3家规模较大的IC制造企业的总用电量就达到43.3 MVA。IC制造企业中存在着大量敏感负荷,对供电电能质量要求高。一旦供电母线上的电压发生暂降或短时中断,将导致企业大批量芯片报废或精密工艺设备停机,甚至全线停产。因此,可以通过建设柔性直流配电系统,为敏感负荷提供专用供电通道,来保证高质量的供电。

(二)分布式发电资源丰富

工业园区安装有分布式光伏发电系统。根据相关单位的测算,园区内光伏电池板的可铺设面积约1100 000m2,光伏发电容量可达80MW。如果该区域的光伏发电项目得以实施,容量可观,可以接入柔性直流配网实现能量的优化分配。

(三) 拥有已建成的储能电站

2012年,南方电网公司在该工业园区建设了一个储能电站,总容量16 MWh,最大功率4MW。目前,储能电站的运行方式主要是通过换流器接入交流系统,并为系统变电站提供站内电源。

在工业园区建设柔性直流配网后,将储能电站接人直流系统,利用储能设备来平抑分布式电源出力的波动,并作为柔性直流配电系统的储备电源,维持系统直流电压的稳定。

(四)存在直流负荷需求

工业园区各企业内使用了大容量变频空调、直流电机等负荷,可以使用直流系统为上述设备直接供电,从而节省了整流设备的投资和运行损耗。

随着深圳地区电动汽车的推广使用,园区附近会有越来越多的电动汽车充电站,也可以将这些充电站接入直流系统,实现储能、电压调节等功能,减少换流设备的投资。

(五)节约供电走廓

目前,在城市的核心区,存在严重的配电系统供电走廊瓶颈。采用柔性直流配电系统为园区内企业供电,相比于现有交流配电方式,可以提高输电能力,节约供电走廓,在一定程度上满足园区负荷快速增长的需求。

三、柔性直流配网网架拓扑结构

根据工业园区的实际地理位置与供电可靠性的要求,本区域的柔性直流输电系统采用双电源“手拉手”式的网络拓扑,如下图所示。

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