含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统频率支撑策略研究

在“双碳”背景下,柔性直流分区互联系统是解决负荷中心高比例消纳新能源、短路电流超标、潮流控制困难等一系列问题的有效途径。然而,随着柔性直流等电力电子装置的增多,电网逐步呈现低惯量、弱阻尼的特点,对系统频率稳定影响较大。因此提出了一种适用于含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统频率支撑策略。该策略基于电压下垂控制,增强了互联交流系统的惯量和阻尼,实现了负荷扰动下的功率互济和频率支持。同时,以最大程度提高频率最低点为目标优选控制参数,降低了系统低频减载风险。进一步,通过互联系统功率和直流电压的解耦控制,促使新能源场站依据直流电压偏差自适应地参与交流频率支撑。最后,在PSCAD中搭建含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统验证了所提出策略的有效性。     

低压配电台区柔性互联关键技术与发展模式

低压配电台区通过柔性直流互联,近期可实现台区动态增容、故障快速转供,提升供电可靠性及分布式电源接纳能力,远期通过低压交直流灵活组网,适应规模化多模式源、荷接入,实现源网荷储柔性高效互动目标。文中提出应对大规模分布式电源接入、终端电气化率提升、新基建建设需求以及季节性负荷波动等适用于配电台区柔性互联的典型场景,从规划建设、互联拓扑及网架结构设计、关键设备、运行控制与快速保护等五方面对台区柔性互联系统关键技术进行了综述,提出台区柔性互联系统的一次建设方案和二次物联架构,对台区柔性互联系统的高级应用和未来发展模式进行了展望。     

特约主编寄语

正随着分布式电源快速发展、直流负荷不断增加、储能应用日益广泛,传统交流配用电系统中交直流能量变换损耗高、配用电变换灵活性差、配用电环节匹配性低的问题日益凸显;此外,随着用户对电能质量及供电可靠性等要求不断提高,传统交流配用电系统面临新的挑战。直流配用电系统因具有功率调配灵活、效率高、供电容量大、电能质量好、可提供无功补偿等优点,适于分布式电源、储能装置和直流负荷灵活接入,是配用电系统的重要发展方向。     

柔性直流技术在配电网中的应用及运行控制

柔性直流技术应用于配电网可提高配电网的可靠性和灵活性。结合苏州工业园区两端口柔性直流互联的交直流混合配电网，分析了该区域在正常和故障情况下的运行控制策略。正常情况下，采用集中-分区的控制层级模式，利用柔性直流的运行特性和微电网控制技术，支撑新能源消纳、重载风险消除等多个场景。故障情况下，基于柔性直流带无源负荷的供电能力分析模型，通过配网主站系统、柔性直流控制系统和保护装置的协同配合，实现配电网故障的快速处置。     

特约主编寄语

随着新型电力系统建设的不断深入，高比例的光伏、风电等直流型分布式电源陆续接入配电网，电动汽车、储能等直流用户日益增长，配电网的源荷储直流特征愈发明显。为应对配电网的直流化趋势，传统交流配用电系统需要增加转换环节进行衔接，降低了配电网的供电可靠性、电能质量以及整体效率。在此背景下，构建高效、低耗、可靠的中低压直流配用电系统是实现直流型源荷灵活接入和高效匹配，提供安全、灵活、高效供电服务的重要途径。面对中低压直流配用电系统应用场景不明晰、电力电子化程度高、控制与保护复杂等新问题，亟须开展中低压直流配用电系统规划与评估、优化运行与保护控制、关键装备及系统等研究。     

多能互补直流微电网在综合体园区中的策划初探

直流微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分。相比交流微电网,直流微电网可更高效、可靠地结合光伏发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷,以微网、楼宇为自治单元,形成自下而上的能量单元互联,组成一个区域综合能源供给网络。通过上海某大型综合体项目的直流微电网设计应用,对直流微电网领域的相关技术进行了介绍,从应用角度对直流微电网拓扑结构、运行原理、经济效益等方面进行了分析归纳。     

直流配用电系统关键技术及应用示范综述

构建高效、低耗、可靠的多电压等级直流配用电系统是实现直流型源、荷灵活接入和高效匹配的重要途径。随着电力电子技术的发展,直流配用电技术及经济优势逐渐显著。从电压等级序列及供用电模式、直流配用电系统接线及接地方式、直流配用电系统关键装备、系统运行控制、系统保护方法和示范应用6个方面介绍了国内外直流配用电研究的最新进展,对当前理论及应用的不足进行了论述。最后,对直流配用电系统未来研究的重点方向进行了展望。     

柔性直流输电技术的工程应用和发展展望

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,具有有功无功独立控制、响应快速灵活、扩展性强等突出优点,广泛应用于风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景。在中国新型电力系统建设的背景下,针对新能源送出和多直流馈入电网安全稳定提升等重大需求,柔性直流输电技术优势将进一步凸显。文中对柔性直流输电技术的发展现状和趋势进行梳理,以多个代表性的柔性直流输电工程为例,系统地阐述了中国柔性直流输电技术的工程实践经验,重点介绍了柔性直流输电技术在新能源送出、电网互联和远距离大容量输电的典型应用及工程运行情况。最后,文中分析了新型电力系统下柔性直流输电技术的发展前景并指出所面临的挑战,为柔性直流输电技术的发展与应用提供参考。     

直流配用电关键技术研究与应用展望

直流配用电系统可提供安全、灵活、高效的供电服务,具有巨大的发展前景。该文对直流配用电关键技术研究和应用进行展望。首先,通过梳理典型应用场景,对直流配用电的应用现状进行了概述。在此基础上,从系统规划与评价、控制和保护、关键设备3个方面对直流配用电系统的关键技术瓶颈和未来的研究方向进行分析和展望。最后,对国内外典型的直流配用电示范系统进行介绍,重点讨论我国正在建设的珠海唐家湾直流配用电示范工程。随着电网、设备商、用户等全产业链的共同参与和努力,直流配用电的推广和应用值得期待。     

柔性直流配电网在深圳电网的应用研究

为解决深圳市配电网所面临的线路扩容、电能质量治理、分布式电源并网发电以及直流负荷用电需求增大等问题,分析了柔性直流配电技术的优势特点和解决深圳配网上述问题的可行性与有效性,并针对深圳宝龙工业城交流配网现状,分布式电源、负荷和储能的实际情况,设计了柔性直流配网示范工程的拓扑网架和运行方式。最后对柔性直流配网技术领域有待进一步解决的问题和未来发展方向进行了简要说明。     

柔性直流输电技术的现状与展望*

柔性直流输电能灵活地适应新能源的发展和现代电网体系多样化的需求,是未来直流输电系统的发展趋势。为此,对柔性直流输电的发展和应用进行了综述。首先,对国内外典型柔性直流输电工程进行了概述,同时介绍了工程中电力电子器件、柔直换流阀、高压直流断路器、桥臂电抗器、直流电缆核心器件的研究进展。最后,探讨了柔性直流输电技术在可再生能源发电并网、大电网异步互联、城市电网改造等领域的未来发展趋势。     

基于网络等值的直流配用电系统可靠性评估方法研究

随着直流负荷容量的快速增加,配电系统亟待调整网络结构,可靠地为直流负荷供电。当前普遍采用的直流负荷供电方式有两种:交流配电系统的直流化和新建直流配用电系统。针对上述两种供电方案,本文提出基于网络等值的直流配用电系统可靠性评估方法,与传统故障模式后果分析法(FMEA)相比,该方法避免了配电系统故障状态重复、繁琐的枚举过程,在提升可靠性评估效率的同时,最大限度地确保了可靠性评估结果的准确性。算例分析基于IEEE-RBTS测试系统,通过对测试系统的分解、负荷点可靠性评估以及配用电系统可靠性评估等步骤,从评估效率和准确度两个层面验证了所提方法的实用性,并在此基础上评估上述两种直流负荷供电方式的可靠性。研究结果表明：直流配用电系统的可靠性远高于交流系统的直流化改造。因此,面对快速增长的直流负荷,建议以新建直流配用电系统的方式为直流负荷供电。     

柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

一种交直流混合配电装置的建模与仿真研究

提出一种基于柔性直流背靠背模式的交直流混合配电装置,用于实现配电网中直流负荷的承接与风、光、储等新能源的接入。设计了交直流混合配电装置的功率电压控制模式,建立了包括风、光、储等分布式电源、负荷及基于柔性直流背靠背的交直流混合配电装置的仿真模型,并对上述装置的运行特性进行动态仿真分析。结果表明:仿真过程中,整个系统运行平稳,直流母线电压稳定,系统通过直流母线实现了灵活的能量变换。     

背靠背柔性直流输电技术在中心城区电网中的应用研究

背靠背柔性直流输电技术,可以联结两个或多个不同的交流系统,也可以将不同的配网馈供区域以直流为母线进行联结。该技术充分应用既有交流输电线路,挖掘既有交流电网能力,通过直流母线互联进行负荷转移,从而实现负荷在既有交流电网的均衡分布;同时在故障方式下,能够智能灵活实现负荷转移,减少现有交流电网的切负荷量。在同一站址内建设整流站和逆变站,形成两端或多端柔直结构,实现多个分区互联,背靠背柔直技术可节省各端之间直流互联线路的成本,节约总占地面积以及投资。本文通过分析南京中心城区电网在“十四五”期间面临的挑战,提出了应用背靠背柔性直流输电技术解决南京中心城区电网发展问题的方案,论证了该技术在中心城区电网应用的技术优势和推广前景。     

基于边缘自治决策终端的台区柔性直流互联控制系统

随着我国“双碳”发展战略以及建设新型电力系统等重大战略的实施,传统的无源配电网正逐渐转变为有 源配电网.为了满足分布式光伏高比例接入和高效消纳,就地实现配电网源荷平衡,提出了一种基于边缘自治决策终 端的台区低压柔性直流互联控制技术,通过低压柔性直流互联改造,利用边缘自治决策终端装置的灵活、快速功率调 节特性,不仅使得台区内部原有负荷的正常使用得到保证,同时有力地解决了相邻台区间的负载率不均衡等问题,满 足负荷增长的需求,有效提升了配电网供电可靠性.     

中低压直流配用电系统接地方式选择研究

随着直流源、荷的日趋增多及电力电子技术的快速发展,直流配用电安全、可靠、高效的技术优势逐渐显现。合理的接地方式是构建安全、可靠、高效的多电压等级直流配用电系统的重要保障。在分析、总结中压交流配电系统、柔性直流输电系统典型接地方式的基础上,提出了不同换流器类型及不同换流器接线形式的中、低压直流配用电系统的典型接地方式,并通过理论分析给出了不同情况下推荐的接地方式。最后,结合示范区实际情况,利用Matlab/Simulink搭建了仿真模型,对示范工程中、低压直流配用电系统的接地方式进行了选择,验证了理论分析的正确性,结果已用于指导示范工程建设。     

新能源经柔性直流接入电网的控制与保护综述

柔性直流输电技术由于在新能源并网领域的显著优势而成为适合新能源接入电网的电力传输方式,控制与保护系统是新能源通过柔性直流输电系统接入电网安全稳定运行的核心要素。目前关于新能源经柔性直流接入电网的控制与保护还缺乏较为系统的总结与归纳,为此,论文对新能源通过柔性直流输电系统并网的交直流系统协调控制策略、保护区域划分和故障快速清除方案进行综述。首先,基于国内外已投运和在建的典型新能源经柔性直流输电并网工程,对新能源直流并网的系统结构与运行方式等特点进行概述。同时,基于现有学术研究,分析并梳理了国内外在新能源经柔性直流并网的控制方法及保护策略方面的进展。最后,回顾工程应用与学术研究,结合目前中国新能源接入电网的发展趋势,探讨了多端互联网架结构下系统控制方式以及未来发展趋势,并对大规模高渗透率新能源经柔性直流并网下的控制保护技术发展方向进行了展望。     

电力电子化配电台区形态发展以及运行控制技术综述EI北大核心CSCD

随着配电台区侧新基建、新能源发展和直流负荷用电需求日益增长,配电台区呈现电力电子化发展趋势,对配电台区形态发展和运行控制带来新的挑战。该文主要围绕电力电子化配电台区结构形态、低压互联形态、经济调度、电能质量治理、稳定分析与控制、故障快速保护等6个方面,对国外内发展情况、技术特点以及应用场景进行综述,最后对未来重点研究方向进行了展望。     

具有直流故障穿越能力的柔性配网变流器研制

柔性配网变流器将不同低压交流母线互联,可平衡母线间的负荷,提高配网设备的利用率。针对传统的配网变流器在直流故障容易损坏的缺陷,设计了1 500 V/1 MW的具有直流故障穿越能力的柔性配网变流器,首先分析了所设计的柔性配网变流器穿越直流故障的工作原理,然后设计了其主电路参数和控制策略,最后设计了可同时测试两套配网变流器的试验系统,对所设计配网变流器的初级参数和控制策略进行了有效的验证。