贵州电网柔性直流配电系统设计方案

直流配电系统凭借损耗小、容量大、供电稳定性高、建设成本低和分布式电源的灵活接入等优势成为未来配电网的发展方向。文章针对贵州电网公司包含交直流微电网的柔性直流配电系统示范工程项目,介绍了直流配电系统的系统结构、关键设备以及运行控制策略。该柔性直流配电中心系统的实施,为未来直流配电网的发展提供了新思路和工程示范。     

基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析

基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型"手拉手"拓扑,含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用,有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。系统建模满足直流配电系统运行要求,对其启动控制及运行工况的仿真分析,为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。     

产品介绍

正直流配电网应用1贵州城市配电网柔性互联示范工程2018年9月3日南方电网重点科技项目-国内首个中压五端柔性直流配电示范工程正式进入试运行。四方公司作为本项目的一、二次系统总包方,为本项目提供了包括四端MMC换流器、电力电子变压器、储能/光伏换流器、直流充电桩、直流中心控制保护系统、交直流微电网控制保护系统、能量管理系统等在内的全部产品。该项目在国内率先实现了具备直流故障抑制能力混合式拓扑结构模块化多电平换流器的工程应用,建成了国内首个集10千伏交流配电网、±10千伏直流配电中心、380伏交流微电网、±375伏直流微电网、电动汽车充电站为—体的5端柔性互联交直流混合系统示范工程,国内首个集交直流配电网、交/直流微电网、配电自动化、需求侧管理、云计算等多学科技术为一体的直流配电中心。     

直流配电系统的组网技术及其应用

随着能源清洁化转型以及智慧能源建设的推进,直流配电系统因便于接纳分布式清洁能源、功率易于控制等优点受到密切关注。对直流配电系统的组网技术及其应用技术的研究现状和发展趋势进行了综述,首先对直流配电系统的主要性能特点进行了总结,其次对直流配电系统中典型的拓扑结构和供电模式进行了全面的分析,进而研究了模块化多电平换流器、直流变压器和低压换流器接入直流配电系统时的控制方式,最后结合交直流混合配电网、直流能量路由器、能源互联网及泛在电力物联网等智慧能源应用场景与发展趋势的分析,总结和展望了柔性直流配电系统关键技术的主要研究方向。     

直流配电系统拓扑结构及其在工程示范中的应用

随着电动汽车充电桩、数据中心等直流型负荷和光伏等直流分布式电源的大量接入,传统交流配电系统暴露出不足。直流配电系统是实现直流负荷及直流型分布式电源的灵活接入,提高区域内高比例可再生能源并网和消纳的重要手段,因此,直流配电系统研究成为当前国内外研究热点之一。而拓扑结构研究是直流配电系统研究的基础和关键内容,拓扑结构也是直流配电系统应用示范工程需要优先考虑的问题,因而具有重要的研究价值。总结了国内外直流配电系统应用示范工程中采用的拓扑结构类型,归纳为单端辐射状、双端"手拉手"状、环状、多端网状4种基本的直流配电系统拓扑结构,分析了不同结构类型对系统运行具有的实际意义,并讨论了国内外主要直流配电系统示范工程中不同拓扑结构的应用场景、设备配置、保护方案等情况,同时进一步归纳总结了目前直流配电系统应用示范的建设情况,并对未来直流配电系统示范应用进行了研究展望。     

能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术

交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础。在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点。结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向。相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义。     

适用于工业园区的柔性直流配电网系统研究

随着社会进步和经济发展,传统交流配电网系统的不足越来越明显,而直流配电网系统与传统交流配电网相比更具经济和技术优势,成为解决当今传统交流配电网供电能力不足以及分布式微电网运行效率低等问题的有效措施。总结了直流配电网的国内外研究现状,分析了柔性直流配电网的优势,探究柔性直流配电网的可靠性条件与技术要求;另外,基于工业园负荷用电状况,从电压等级序列和双极拓扑结构两方面提出适用于工业园区的可靠直流配电网系统,研究成果可为城市周边工业园区规划建设柔性直流配电系统提供参考。     

交直流混合配电网工程设计研究

随着分布式发电、储能和电动汽车充电桩等多元化发用电设施越来越多地接入配电网,直流电源与直流负荷在配电网中的比重越来越大,采用直流配电及交直流混合配电得到更多的关注和研究,并取得了一系列研究成果。交直流配电网设计涉及电压等级选择、网架结构优化和设施配置布局。针对结构多变的交直流配电网,提出了实现不同功能的基本设计模块及参数,通过模块间的组合搭建形成拓扑结构和运行方式灵活的交直流配电网。交直流配电网模块化设计满足了多元用户的接入需求,提高工程设计效率,促进了分布式电源的接入与消纳。     

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。     

柔性直流配电网运行方式划分探讨

柔性直流配电网在单位走廊下的供电能力高,具备更稳的可靠性,并且能够提供高质量的供电,消纳分布式电源效果更明显,柔性直流配电网的重要程度日益增长。在介绍直流配电网优势及国内外研究现状的基础上,以两端"手拉手"拓扑结构为例,探讨了柔性直流配电网的运行方式划分及切换策略。     

柔性直流配电网电压等级选择与数据中心工程设计实践

电压等级是直流配电系统众多研究内容的基础,关系到电网结构和布局、电气设备与设施的设计与制造、电力系统的运行与管理等方面。以柔性直流配电网电压等级选取方法为目标,研究影响电压等级序列选择的内外部因素,分析了设备、直流配电系统的输送能力和输送距离等相关约束条件,确立了直流电压等级的选取原则及中低压直流电压等级选择过程。根据上述研究结果,基于数据中心负荷位置距离、负荷容量、负荷电压等级、分布式电源接入要求等因素,通过计算确立了实例工程电压等级为中压±10 k V,低压750 V和240 V。结合数据中心供配电可靠性等级要求,提出了数据中心交直流配电网拓扑结构。研究成果可为直流配电网电压等级选择和直流配电系统规划建设提供参考。     

面向交直流混合配电应用的10kV-3MV·A四端口电力电子变压器

电力电子变压器是交直流混合配电系统中实现交直流电能变换与管控的核心设备,该文以应用于苏州同里交直流混合配电系统中10kV-3MV·A四端口电力电子变压器样机为对象,考虑示范工程中多电压等级的交直流设备接入需求,针对交直流混合配电接入的复杂应用场景,在电力电子变压器样机的电路拓扑设计和分布式控制技术方面开展研究,提出一种适用于多端口、直流真双极的电路拓扑及其端口协调控制策略.示范工程现场测试结果验证了该文中电力电子变压器样机设计能够满足交直流混合配电系统复杂应用需求,对于电力电子变压器在交直流混合配电网中推广应用及发展具有重要意义.     

国内首个五端柔性直流配电示范工程进入试运行(之一)

正2018年9月3日,南方电网重点科技项目--国内首个中压五端柔性直流配电示范工程在贵州大学新校区试运行。该项目不仅建立了国内首个融合交流配电网、交流微网、直流微网、分布式电源、电动汽车充电站为一体的柔性交直流互联配电中心,也标志着国内外高校中首个智能配电网产学研协同创新平台投入试运行。输配电系统产生时,一直存在交流和直流之争,早期的直流输配电系     

基于柔性直流配电网的城市能源互联网

为推动城市能源互联网的发展,满足城市能源变革的新需求,首先提出了构建基于柔性直流配电网的城市能源互联网;接着,对城市能源互联网物理基础层的核心网络——柔性直流配电网进行了关键技术分析,建立了包含规划设计、关键设备研制、运行控制、故障保护等多端柔性直流配网的成套技术体系,为推进柔性直流配电网的规划建设提供了强有力的技术保障;最后,开展了柔性直流配电网示范工程的设计及分析,提出了工程总体建设方案,并成功投运世界容量最大、电压等级最多的珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程,为推进柔性直流配电技术在中国落地、运行奠定了坚实基础,为城市能源互联网的发展以及建设国际化能源变革城市提供支撑。     

基于成本分析的柔性直流配电网综合规划方案研究

随着直流分布式发电的高渗透率以及敏感直流电子负载的不断增长,柔性直流配电网络的应用越来越广泛,为比较柔性直流系统与传统交流配电系统,提出基于成本分析的柔性直流配电网规划方案。该方案可确定最优的交直流变电站位置和规模、交直流馈线的布线路线以及中低压侧交直流馈线的长度和容量,其目标函数由投资成本和运营成本组成。提出的柔性直流配网规划方案是在没有预先分配配电系统的地区实施的,并与传统交直流规划方案进行了比较。最后算例结果表明,与常用的交流配电系统相比,采用柔性直流配电方案可降低敏感负载下的总成本,并能提高分布式电源的渗透率。     

多类型分布式电源接入下的低压交流与直流配电网运行经济性对比

配电网运行经济性是配电网经济评估的重要组成部分,直接影响着用户用电效益。随着直流配电网的快速发展以及多类型分布式电源接入低压配电网,如何定量评估低压交流与直流配电网运行损耗,进而对比二者运行经济性,对于未来低压配电系统的规划和运行具有重要指导意义。根据含有多类型分布式电源接入的低压交流与直流配电系统典型拓扑结构,建立了基于系统全环节功率损耗的交直流运行经济性对比评估模型,并以运行经济性为优化目标建立考虑储能充放电状态的配网运行策略优化模型。最后基于深圳中美中心低压直流配网示范工程实际数据对系统典型运行日的功率损耗进行分类统计,对比了交流与直流配网运行经济性的差异以及储能接入的影响。结果表明,在多类型分布式电源接入下,系统功率损耗呈现明显的时空分布差异性,且长期运行下低压直流配电网运行经济性具有一定优势。     

新闻

正国内首个五端柔性直流配电示范工程在贵州投入试运行日前,南方电网公司重点科技项目——国内首个中压五端柔性直流配电示范工程在贵州投入试运行,该项目不仅建立了国内首个融合交流配电网、交流微网、直流微网、分布式电源、电动汽车充电站为一体的柔性交直流互联配电中心,也标志着国内外高校中首个智能配电网产学研协同创新平台正式投入使用。经过近3年的不懈努力,贵州电网公司科研团队已通过科技攻关,解决了4项关键技术:研究出了1:1的全桥MMC和半桥MMC     

基于柔性直流互联的交直流混合配电网建模与仿真分析

交直流混合配电网的详细建模和多运行工况的仿真分析,将有效支撑主动配电网工程投运和可靠稳定运行。然而目前大规模的基于柔直的交直流混合配电网系统级仿真的时效性和实用性不足。因此,基于实时数字仿真平台RT-LAB建立交直流混合主动配电网模型,包含±20k V柔性直流互联系统、分布式光伏、分布式风电、储能系统、电动汽车、直流微网及其相应变流器控制的详细建模。针对电力盈亏优先考虑储能系统平衡的局限性问题,将柔性直流互联应用于主动配电网工程,可以在换流站一端出现功率缺口时由直流母线及时提供功率供给。利用该模型对储能系统充放电消纳工况、高峰电力缺口时由柔性直流互联从外部电网受电工况进行仿真分析,验证该系统在配电网应用的有效性。RT-LAB实时仿真平台在大规模系统级仿真中显示其时效性的优势,为交直流配电网工程建设提供前期参考。     

柔性互联配电网概率潮流算法研究

随着柔性直流配电技术的快速发展,直流配电网通过电压源换流器连接交流配电网构成的柔性互联配电网已成为当前的研究热点,但到目前为止,对于不确定性分布式电源接入的柔性互联配电网概率潮流计算尚未有文献进行研究。针对缺乏这种柔性互联配电网概率潮流研究的现状,文章开展不确定性研究,在分析了几种常规概率潮流计算方法后,以三点估计法结合改进交直流交替迭代算法作为柔性互联配电网概率潮流实现算法;以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定非正态输入变量的相关性处理;以IEEE 33节点配电系统结合国内首个五端直流示范工程-直流配电中心作为算例,验证了所提算法的有效性。     

柔性直流配电技术的发展与现状

本文通过与交流配电网的对比,结合高压直流输电技术的发展,分析了柔性直流配电网的技术优势,并进一步对目前柔性直流配电研究中诸如电压等级、拓扑结构、关键设备、控制保护等关键技术进行了分析,结合中国目前已有的典型示范工程,对柔性直流配电技术的研究现状、重点方向进行了介绍。