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随着直流源荷和柔性直流技术的发展,交直流混合配电网可更高效地接纳直流源荷,是未来配电网的重要发展方向。文章首先对交直流混合配电网的优势、国内外相关技术研究现状进行归纳;其次对交直流混合配电网的拓扑结构、优化规划、调度控制、经济性评估等关键技术问题进行总结分析;最后对交直流混合配电网的应用前景进行展望。
0 引言
传统配电网面对日益多样化的负荷和用电需求,在可靠性、经济适用性、高效性等方面面临巨大挑战。国家发展和改革委员会联合国家能源局于2015年、2016年分别出台《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)的通知》和《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》等文件,明确指出要推动可再生能源生产智能化,建设高灵活性的柔性能源网络,保证能源传输的灵活可控和安全稳定,大幅提升配电网接纳新能源、分布式电源及多元化负荷的能力,优化配电网网架结构,提升供电可靠性水平。
目前,发用电技术的多样化发展需求,很大程度体现在直流电源与直流负荷的日益增加。光伏电源、风力发电、燃料电池、储能单元(电池、超级电容器等)产生的电能大部分为直流电;常用的电气设备及大型直流负荷,如计算机、空调设备、制冷设备、电动汽车、数据中心、电气化机车等采用直流供电更为方便。在交流配电网中,上述直流源荷都需要通过DC/AC、AC/DC、DC/DC变流器接入相应电压等级的交流配电网,或者先组网为直流微电网再经由变流器接入交流配电网。如果直接接入相应等级的直流配电网,可以省去部分变流器,减小损耗,提高电网的供配电效率及经济性。此外,交直流混合配电网中直流部分不存在同步问题,可以有效隔离交流侧扰动和故障,保证高可靠性供电。柔性直流技术在配电网中的发展应用使交直流混合配电网可实现输送功率的灵活控制,在常态运行中保障交直流发用电设备的高效接入,并在紧急状态下实现快速的跨区功率支撑。
目前国内外在交直流混合配电网领域的相关研究及示范工程尚在起步阶段,针对直流配电网的研究已有初步成果。在北美,弗吉尼亚理工大学CPES中心于2007年提出“Sustainable Building Initiative(SBI)”计划,于2010年将其发展为“SBN(Sustainable Building and Nanogrids)”,并且提出了基于分层互联交直流子网混合结构概念性互联网络结构。北卡罗莱纳州立大学于2011年提出“The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management(FREEDM)”结构,适用于“即插即用”型分布式电源及分布式储能的交直流混合配电网结构。阿尔伯塔大学于2012年提出了基于变流器的交直流混合配电网结构,给出小信号分析模型并分析其稳定性。
在欧洲,意大利罗马第二大学和英国诺丁汉大学于2008年针对交直流混合配电网提出“Universal and Flexible Power Management(UNIFLEX-PM)”方案,在各个电网的不同工况下实现能量的双向流动。罗马尼亚布加勒斯特理工大学于2007年提出含有替代电源的直流配电网结构,实验证明该结构提高了电网的运行效率和电能质量。意大利米兰理工大学提出含有分布式电源的本地直流配电网结构,实现分布式电源、负荷与电网之间能量的双向流动。
在国内针对交直流混合配电网的研究刚刚起步,目前相关研究成果主要集中在直流配电网方面。优化规划方面,已有对直流配电网的拓扑、电压等级、规划方法、可靠性、经济性和综合评估等问题的研究。运行调度方面,有学者对直流配电网的潮流计算、电压分布、含分布式电源的调度等问题进行了研究。控制保护方面,对直流配电网建
模、控制策略、保护等问题均有相关研究。此外,相关“863计划”项目获得立项支持,其中由北京市电力公司承担的“863计划”项目“交直流混合配电网关键技术”于2015年正式启动,旨在实现面向城市不同供电区域之间柔性直流互联和交直流混合环网闭环运行控制,从而解决高密度可再生能源接入问题并保障交流配电网可靠性。
本文将结合现有研究成果,对交直流混合配电网的网架结构、优化规划、调度控制、经济性评估等内容进行归纳总结。
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3月22日,国网河北省电力有限公司围绕提升办电便捷度、降低用电成本、提升接电效率、保障可靠供电、开展特色服务5个方面推出深化市政“一件事一次办”、电力业务“一类事一站办”、超前服务储备项目、报装需求即申即办、加快配电网改造升级等20条举措,全力优化电力营商环境,持续提升供电能力,靠前对
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3月21日,福建省发展和改革委员会开展2024年增补省重点项目申报工作(闽发改重综〔2024〕106号),其中明确申报范围及标准,能源类包含220千伏及以上主干电网;城镇配电网改造升级工程;农村电网改造升级工程等项目。原文如下:福建省发展和改革委员会关于开展2024年增补省重点项目申报工作的通知各设
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27日从国网青海省电力公司获悉,目前,该公司正加快推动2024年度配电网改造提升工程建设,计划年内实施配网工程415项,建设范围涉及青海省8个市(州),惠及52.9万人。据介绍,近年来,随着县城建设发展,架空线路高度与新建筑物安全距离过低、线路绝缘化水平不高等问题日益显现,本次改造将有效解决上述
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配电网连接千家万户,是关系国计民生的重要公共基础设施,是保障电力安全可靠供应的“最后一公里”,在支撑经济社会发展、服务改善民生等方面发挥重要作用。全国政协委员、南方电网公司董事长孟振平建议,要加强城乡配电网建设改造,进一步缩小城乡差距,保障民生用电,更好满足人民美好生活用能需要。
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2月28日,国网天津经研院组织配网规划、评审及设计等相关专业收看了国网公司2024年配电专业工作会。聆听了国网公司设备部关于“勇担责任使命、聚力转型攻坚,全面推进现代智慧配电网建设”的工作报告。报告充分肯定了2023年配电专业面对罕见的冰灾、水患等极端天气,在运行、维护及建设等方面取得的重
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“以前客户反映用电问题后,供电员工需要到现场核实,现在直接在屏幕上就可以看到现场实时数据。”1月13日,在湖北黄冈供电公司路口供电所营业厅,供电所员工介绍道。目前,黄冈黄州区作为国网湖北省电力有限公司新型配电网示范工程的试点区域,已基本建成“源网荷储”友好交互的新型配电网。该公司按
2022年1月5日,山东省能源局发布山东省能源科技创新“十四五”规划,规划中提出围绕构建以新能源为主体新型电力系统,推动多种能源方式互联互济、源网荷储深度融合,提升电力系统灵活调节能力,促进新能源大规模高比例并网及消纳。示范试验固态锂电池、钠电池集成、“虚拟电厂”等技术,突破锂电池、低
8月12日获悉,由国网北京市电力公司牵头的国家重点研发计划项目“支撑低碳冬奥的智能电网综合示范工程”的配套课题——延庆发充储放示范工程通过工业和信息化部专家组现场检查。工程技术负责人介绍了工程建设情况,演示了正常运行工况下负荷突变和上级电源故障时能量管理系统稳定控制功能。现场专家一致认为,该工程能量管理系统各项功能完备、运行稳定,考核指标符合课题任务书要求。
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前不久,由国网冀北电科院负责调试的柔性变电站及交直流混合配电网示范工程完成168小时试运行试验,世界首个全可控电力电子柔性变电站及交直流混合配电网工程正式投入运行。168小时试运行试验期间,冀北电科院现场调试人员克服人力紧张的困难24小时不间断值班,全程监控核心设备运行状态,仔细记录设备
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