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2.2 关键设备方面
当前,针对直流配电关键设备的研究主要集中在基于电力电子技术的不同电压等级换流器、直流变压器和中高压直流短路器及其相关控制策略方面[30-34]。目前,工程中常用的电压源型换流器(VSC)主要包括两电平换流器、三电平换流器和模块化多电平(MMC)[35-37]。两电平换流器和三电平换流器优点在于工作原理简单,控制系统构造简单,但两电平换流器和三电平换流器均需要大量的开关器件直接串联,投资较大。另外由于采用PWM调制技术,系统损耗相对较高,且输出电压中纹波含量较高。在直流变压器方面,其主要拓扑包括谐振式高压直流变压器、Buck_Buck/Boost直流变压器、谐振开关电容直流变压器、输入串联输出并联直流变压器、MMC型直流变压器等类型,但尚无适应多场景并具备故障穿越能力的兆瓦级中压直流变压器工程化应用。中压直流断路器方面,主要包括机械式、全固态和混合式等3类,国内相关厂家已开发了开断能力大于10 kA的10 kV混合式直流断路器样机,但成本较高、额定通流损耗严重。部分科研单位开发了开断能力大于15 kA的10 kV机械式直流断路器样机,但存在断口绝缘恢复差、小电流开断困难等问题。
为满足能源互联网发展需求,高效消纳光伏、风电等分布式可再生能源,实现集中式或分布式能源生产、消耗、转换等单元互联,开发低成本、高性能的直流配用电关键装备成为当前的关键性技术问题。在电源接入侧,以各类能源及储能接入需求为出发点,重点研发具备高可靠性、高效率、高稳定性的电源侧电力电子接口设备及其分层控制策略。在电网侧,重点研究换流阀强弱电紧凑化布局和大电流应力下的优化方法,提出AC/DC换流阀的高可靠设计方案,提出分层分布式控制架构与分区保护架构,实现换流器的可靠保护;采用磁集成技术减小变压器体积和能耗,建立兆瓦级中压直流变压器拓扑优化方案,提出功率快速精准控制策略及故障穿越方法。在用电侧,通过研究宽禁带器件应用技术、多谐振软开关功率变换拓扑和低压高频磁路集成方法,解决变换器拓扑复杂、功率密度较低、一致性较差等问题,同时,整合典型家用电器的电路构架,提出直流化智能化改造方法,实现家用电器能效整体提升。另外,目前快速直流开关主要有机械式和混合式2种。针对机械式开关存在断口绝缘恢复差、开断小电流困难等问题以及混合式开关存在成本高、额定通流损耗高等问题,提出各电压等级直流快速开断方案及拓扑结构,开发高性能、低成本的中低压直流断路器成为目前一项亟待解决的关键性技术问题。
2.3 保护策略方面
交直流配电网的安全稳定运行需要完备可靠的保护策略,目前针对该方面的研究主要集中在各类故障对继电保护的影响分析、故障特性分析、保护策略制定等方面[38-41]。部分高校已开展直流配电系统的故障特征与原理分析,提出了多端柔性直流配电网保护方案及限流方法。部分厂商研发了针对换流阀、直流变压器等直流设备的保护装置,但缺乏系统级的保护技术研究及工程应用。
直流配电系统的故障根据各类设备和系统结构的不同,可分为交流侧故障、换流器故障、直流侧故障三大类。交流侧故障主要指并网变流器与交流电网之间交流母线上的故障以及变压器故障,以线路短路故障为主;变换器故障主要有阀短路、桥臂短路、变换器交流或直流侧出口短路、脉冲触发系统故障、冷却系统故障等;直流侧故障主要指直流母线故障和直流线路故障,包括接地故障、极间故障及断线故障,另外还存在绝缘水平下降、低电压或过电压等不正常运行方式。
交直流混合配电系统电源类型多、故障类型复杂,多类型换流站和储能的控制策略、分布式电源功率波动对于故障暂态特性影响大,系统运行方式改变后保护原理和定值难以适应,电力电子设备耐受过电压、过电流的能力差,系统直流短路阻抗小,故障对直流母线电压波动影响大。因此,应重点研究分布式电源并网变压器、换流阀等在不同控制方式下的多电压等级直流配用电系统的故障机理;研究多电压等级直流配用电系统在不同拓扑结构下的故障特征。进一步研究基于多点信息的直流配电系统故障快速识别与定位方法,提出多电压等级直流配电系统保护配置方案,并结合相关需求研制直流配电系统保护、测量、控制一体化系列装置及直流用电系统漏电保护装置。
2.4 运行控制方面
交直流混合配电系统的电源主要包括交流配电网和太阳能、风电等多种分布式电源,负荷包括常规交、直流负荷以及储能设备、电动汽车充电站等双向可控负荷。运行控制的基本要求是通过对各类设备的主动控制,实现分布式能源的充分利用以及电源与负荷的高效、动态匹配。目前,直流配电网的电压控制方面的研究主要包括主从控制方式、电压下垂控制方式和电压裕度控制等[42-44],主要集中在含分布式电源的直流配电网优化调度、典型运行方式及切换方法、分层控制协调控制策略等方面[45-49]。相关高校等单位围绕含多换流器的低压直流系统控制架构、稳定控制方法展开研究,但系统结构较为简单,时间尺度短,源荷类型单一。
为推动交直流配电技术发展应用,在运行控制方面尚需开展深入研究。重点研究多换流器并网及多电压等级直流配电系统状态精确划分方法,构建多重状态转换模型。建立多电压等级直流配电系统分层控制架构,研究中压直流配电网多换流器并网分散协调控制策略,分析基于惯性环节的低压区域子网电压稳定控制方法,提出区域子网多换流器间环流抑制方法。结合分布式电源及负荷预测结果,研究基于状态估计的系统网络重构方法,构建直流源荷匹配的系统滚动优化调度模型,提出满足源荷匹配的直流配电系统能量优化控制方法。
3 结论
为满足能源互联网智能化发展需求,未来配电网将呈现出交直流混合的形态。交直流混合配电网的应用对于减少一次设备投资、降低配电网损耗、减少无功补偿设备、提升系统运行效率具有重要意义。本文重点针对交直流混合配电网发展的关键技术研究现状及相关技术需求开展分析。交直流混合配电系统应尽快细化典型应用场景划分原则和电压序列选取原则,并进一步明确涵盖典型网架、接线方式、一二次设备配置等方面的典型供电模式;加快研制快速开关设备、兆瓦级直流变压器以及低压直流用电高效高功率密度多输出电能变换设备;提出满足分布式电源及各类负荷灵活接入的优化运行方式及分压分层控制方法;明确直流混合配电网的故障识别方法、故障穿越及快速恢复方法、典型保护配置方案;根据实际工程需要提出交直流混合配电网关键设施及多元化电源、负荷接口典型设计方案。
作者简介:
李敬如(1969—),女,高级工程师(教授级),从事电力系统规划、电力系统技术经济分析等方面研究工作
韩丰(1962—),女,高级工程师(教授级),从事电力系统规划及设计等方面研究工作
姜世公(1983—),男,通信作者,高级工程师,从事交、直流配电系统规划及技术经济评价等方面研究工作
李红军(1971—),男,高级工程师(教授级),从事配电系统规划及设计等方面研究工作
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党的二十大报告指出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。配电网作为重要的公共基础设施,是实现电力安全保供、能源低碳转型的重要支撑点。近日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》(发改能源〔2024〕187号,以下简称《指导意见》),全
3月1日,南方电网云南电动汽车服务有限公司预装式电动重卡自动充换电站2024年框架采购公开招标,招标范围包括:1.固定式电动重卡换电站系统,(包括配电系统、一体站篷房、智能换电机器人、充电系统、站控系统、视频监控系统、辅助设施系统、换电控制器等)。2.可拆卸式电动重卡换电站系统。(包括由配
华北电力大学新型配电系统主动支撑能力评估与调控平台招标项目的潜在投标人应在华采招标集团有限公司邮箱或北京市海淀区中关村东路18号财智国际大厦C栋20层2010室获取招标文件,并于2024年02月22日13点30分(北京时间)前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号:HCZB-2023-ZB1906项目名称:华北电力
近日,国网青海省电力公司设备部组织省内8名配电自动化专家,对国网玉树供电公司配电自动化I区主站开展验收工作。专家组从系统工程建设、系统功能应用、网络安防等多项内容进行逐一校验测试,认定系统各项功能均达到《国网公司配电自动化系统现场验收细则》的要求,标志着国网玉树供电公司成为青海省同
北极星输配电网获悉,日前,国网湖南电科院实现了湖南省首个偏远山区“光储一体”微电网——常德市石门县石南山台区微电网运行数据接入及监测,支撑省内首个偏远山区微电网正式投运,标志着湖南省新型配电系统建设迈出了关键一步。该台区配变容量50千伏安、10千伏线路3.03千米、0.4千伏线路9.2千米。
北极星输配电网获悉,5月23日,九江市住建局发布关于印发《九江市城乡建设领域碳达峰实施方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,提高基础设施运行效率。基础设施体系化、智能化、生态绿色化建设和稳定运行,可以有效减少能源消耗和碳排放。结合城市特点,充分尊重自然,加强城市设施与原有
北极星输配电网获悉,3月7日,鄂尔多斯市人民政府发布关于印发《鄂尔多斯市新能源智能网联汽车示范应用实施方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,以康巴什区为中心,打造鄂尔多斯市新能源智能网联汽车应用示范区,各旗区打造能源、矿山、运输等各具特色的应用示范场景。打造矿山车辆示范应
10月21日下午,‘双碳’目标下智能配电新格局配电新技术发展论坛暨双杰集团数字化工厂投运仪式于合肥·长丰隆重召开,会议特邀众多行业大咖、专家学者围绕“双碳目标”、“新型电网系统”、“数字化转型”等行业热点,展开全方位交流,共同探讨智能配电行业的发展变化。
7月15日,国网兰州供电公司与中国电科院配电技术中心在北京举办战略合作框架签约仪式。
7月2日,在福建福州220千伏鼓东Ⅲ路铁塔上,新安装的输电线路耐张导线压接管新型防护金具开始为整条输电线路提供双重安全保障。这是一款具有自主知识产权、可单人带电安装、拆除后可反复使用的防护金具,由国网福建省电力有限公司输电带电作业技术实验室冯振波团队研发,现已通过该公司双创平台孵化转化,在福建各地市供电公司推广共计1036套。
紧紧把握碳达峰、碳中和要求带来的新能源产业发展机遇,大力发展光伏、风电、氢能、智能电网和储能等新能源产业,突出高效、经济、创新发展,加快新能源在多领域的推广应用,打造集研发、制造、应用于一体,具有国际影响力的沿海新能源产业创新走廊和技术、标准、成果、装备输出高地。
近期,ABBAbility智慧电厂解决方案成功应用于国内最大重型燃机电厂之一——广州增城2×660MW燃气燃机项目,这是华电集团首个完整应用全套数字化解决方案的电厂项目,为电厂行业开启面向未来的智慧电厂管理模式。该项目于2019年7月顺利交付现场,并于2020年6月广州增城2×660MW燃气燃机项目成功投运。华
十年前,海底油田及其耗电量巨大的处理设备启动了电气化进程,使用长距离的跨接和精简的新基础设施架构对远距离的海底资源进行开发,从而点燃了海底配电领域投资的星星之火。自此以后,经过至少两个大型联合工业项目和数千万美元的投资,海底配电现在已经是一项成熟的技术,正等待首次应用。早在2016年
12月10日,宁海县雁苍山电力建设有限公司模块化技能竞赛在宁海县一市实训基地拉开序幕。通过前期的层层选拔,来自宁海县内11支施工队伍的44名从事配网一线施工作业的配电技术高手们,将在两天赛程里一较高下,竞争出业界“电状元”。本次“比武大赛”由宁海县雁苍山电力建设有限公司主办、“徐剑中劳模
为推动配电网科研成果落地实施,推进配电技术创新发展,增进学术交流与合作,北极星电力网联合国网浙江省电力有限公司电力科学研究院拟于2020年10月29-30日在杭州举办以“能源智慧物联配电技术创新”为主题的“第一届智能配电网建设研讨会”。本次研讨会将主要围绕配电物联网方案、关键技术、标准动态
近日,ABB宣布为重庆市轨道交通(集团)有限公司6号线支线二期提供低压配电解决方案。自2012年以来,ABB相继为重庆轨道交通2、4、5、6、10号线以及环线项目提供稳定服务,提高配电系统运行的可靠性和安全性,助力构建便捷的城市轨道交通网络,为重庆的城市基础设施建设提供有力支撑。在重庆轨道交通6号
近日,国家能源局公布能源绿色低碳转型典型案例名单,深圳供电局申报的“广东深圳虚拟电厂智慧调度运行管理云平台”成功入选,成为南方电网公司唯一上榜案例,也是广东省唯一上榜的绿色能源新模式类典型案例。近年来,在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下,能源技术和发展模式不断创新。为了
国电南瑞公告,公司拟投资建设“江宁基地园区提升改造项目”,项目总投资为66,698万元,建设周期预计为52个月,资金来源为企业自筹。国电南瑞是以能源电力智能化为核心的能源互联网整体解决方案提供商,是我国能源电力及工业控制领域的IT企业和电力智能化头部企业。
最近,盐城供电公司国家电网公司客服中心、国网江苏省电力公司、江苏公司“营销2.0”培训创新基地感谢信,感谢公司对营销数字化转型工作的大力支持,充分肯定了营销部多名员工的工作成绩,高质量、高标准、高效率地完成了系统上线、业务切换各项任务,进一步优化了客户体验,全力推动了供电营销数字转
编者按近年来全球化石能源的大规模使用造成了严重的环境污染与气候恶化,这对人类生存与发展带来了严峻挑战。重塑能源互联系统、转变能源消费观念已成为全球共识,加速能源互联系统的转型成为能源高质量发展的有效支撑。与此同时,集数字化和智能化一体的数字孪生技术的迅速崛起为能源系统发展提供了良
近日,由国家电网有限公司高级培训中心(简称“国网高培中心”)作为主要编制单位参与编制的国际标准ISO/TR29996“Educationandlearningservices–Distanceanddigitallearningservices(DDLS)-Casestudies”(《教育与学习服务—远程与数字学习服务(DDLS)-案例研究》)正式发布,这是国家电网有限公司
1月31日,全球能源互联网发展合作组织(集团公司)2024年工作会议召开。合作组织主席、中国国家电网有限公司董事长辛保安出席会议并讲话。合作组织驻会副主席刘泽洪主持会议并作总结讲话,全球能源互联网集团有限公司董事长、国家电网公司副总经理陈国平作集团公司工作报告。辛保安表示,2023年,合作
1月26日,国网光山县供电公司召开二届四次职代会暨2024年工作会议,认真落实市供电公司四届四次职代会暨2024年工作会议、县委经济工作会议部署,总结工作、分析形势、部署任务,为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业,奋力谱写“两个更好”、推进现代化光山建设作出新的更大贡献。2023年,国网
1月24日,国家电网有限公司2024年审计工作会召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻习近平总书记关于审计工作的重要指示批示精神,全面落实二十届中央审计委员会第一次会议和全国审计工作会议精神,按照公司“两会”要求,持续提高审计监督整体效能,以新时代审计工作高质量发
1月11日,国网山西省电力公司利用自主研发的生产控制大区网络安全漏洞自主挖掘平台,发现漏洞1处并立即落实整改。随着能源互联网的快速发展,分布式能源、储能、电动汽车等交互式、移动式设施广泛接入电网,网络安全防御关口增多、难度加大。为解决生产控制大区网络安全漏洞发现不及时、修复滞后等问题
当前,能源技术与数字技术融合发展,电力体制改革和国资国企改革加快推进,能源消费的高级化服务诉求日益强烈,电网形态与业务模式发生深刻变化。在此背景下,配电网业务组织运行机制必须做出适应性调整甚至变革。能源互联网建设对配电网业务组织的冲击能源互联网建设面临的政策、市场与技术环境对电网
1月23日,中国国家电网有限公司董事长辛保安在北京与亚洲基础设施投资银行行长兼董事会主席金立群举行会谈,就推动电网互联互通、促进能源绿色转型、加快亚洲基础设施建设等展开交流,进一步深化务实合作,推动共建“一带一路”高质量发展。国家电网公司副总经理金炜,亚投行副行长康斯坦丁参加会谈。
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