新一代低压直流供用电系统在“新基建”中的应用技术分析及发展展望

为应对当今社会发展所面临的能源、环境、经济等压力,以5G基站、充电桩等为代表的基础设施建设成为新时期经济发展的重点。新型基础设施电力供应系统的选择和建设至关重要。该文首先概述新基建的内容演变和意义,分析普遍具有负荷直流化的特征。其次介绍新一代低压直流供用电系统(low voltage direct cur-rent supply and utilization system,LVDCSUS)及其内涵与特征,然后分析新基建不同领域电力供应系统的共性和个性需求,指出以LVDCSUS作为5G基站、数据中心、新能源汽车充电桩、直流绿色建筑、智能家居、工业互联网、农村及边远地区等7种不同领域基础设施电力供应系统的优势。进而从顶层设计、政策支持、思维方式、技术创新和核心设备、发展路线等维度探讨了新基建背景下LVDCSUS的发展方向并提出具体建议,提出关键技术和核心设备的研发方向,提出直流系统全链条、生态建设的建议。最后给出结论,在供用电领域,新一代低压直流供用电系统已经可以成为交流电源的辅助和替代,并有望成为一种新型的数字化供用电系统。     

“低压直流供用电关键技术”

随着分布式能源的高比例渗透,特别是光伏直流发电的日益增多、电子设备等直流负荷快速增长,配用电系统呈现出非线性、随机性、强耦合等特征,传统交流供用电系统在运行模式、可靠性、能量损耗等方面遇到了挑战,难以满足分布式可再生能源、负荷高速发展的需求。在源、荷皆为直流形态的情况下,采用直流供电,可减少大量不必要的交直流变换环节,实现电源灵活、高效接入,电能低损耗、高可靠、低碳的输配以及负荷更高能效、更便利、更低成本的利用。同时,直流供用电避免了传统交流电网固有的同步和稳定性问题,有功和无功功率可快速且独立解耦。     

“低压直流供用电关键技术”专题征文

随着分布式能源的高比例渗透,特别是光伏直流发电的日益增多、电子设备等直流负荷快速增长,配用电系统呈现出非线性、随机性、强耦合等特征,传统交流供用电系统在运行模式、可靠性、能量损耗等方面遇到了挑战,难以满足分布式可再生能源、负荷高速发展的需求。在源、荷皆为直流形态的情况下,采用直流供电,可减少大量不必要的交直流变换环节。     

基于低压直流的园区级综合能源系统关键技术分析与展望

综合能源系统的快速发展对解决能源和环境问题具有重要意义。随着低压直流供用电技术的发展,基于低压直流的园区级综合能源系统有望成为园区级供能的最优解决方案。针对基于低压直流的园区级综合能源系统,从系统建模、源荷预测和规划运行等方面,对其关键技术和研究现状进行了分析和总结。结合相关技术研究进展和发展趋势,分析了基于低压直流供用电的园区级综合能源系统在建模和优化方面亟需攻克的关键问题,并对未来研究方向进行了展望。     

建筑低压直流配电的关键技术研究

介绍了近年国内外建筑低压直流配电研究成果和应用实践,从电压等级和电能质量、综合保护、系统控制、系统鲁棒性的角度深入分析了其在工程实践中的要点及技术选择,将为我国直流建筑业技术的未来发展和研究提供技术支撑.     

低压直流配电系统保护探究

文章介绍了低压直流配电系统的构架与特征,分析了其常见故障问题,提出低压直流配电系统保护机制,以降低系统故障率,保障系统高效运行。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。     

直流配电系统示范工程现状与展望

直流配电系统可以更高效、可靠地接纳分布式发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷,是实现碳达峰、碳中和目标的有效途径之一.总结国内外直流配电系统示范工程的现状,分析国内外示范工程的实践经验.工程案例表明,政策支持是直流配电系统快速发展的重要基础,关键技术和设备的研发是实现直流配电系统大范围推广的关键因素,直流配电...     

民用建筑低压直流配电系统的项目应用

以某研发办公大楼项目设计为例,分析了民用建筑低压直流配电不同电压的供电半径,确定了低压直流电压等级;对比了单极、双极母线架构的优缺点,选择了适合项目规模的双极母线架构;讨论了数据中心不同高压直流供电架构的效率与可靠性,并介绍了一种结合光伏发电的市电+光伏高压直流双路电源的数据中心供电方案.提出建筑内的储能蓄电池与传统U...     

风力发电及其技术发展综述

风能作为最具商业化前景的可再生能源,正得到大规模的开发和利用,风力发电相关技术也取得了显著的进步。文章综述了目前风力发电及其技术的发展与应用情况,对风力发电系统的类型、风电系统中所采用发电机的性能与特点以及未来风力发电技术的发展趋势进行了较详细深入的介绍,为更好地了解国内外风力发电的现状与发展趋势提供参考。     

泛在电力物联网关键技术探讨

能源供应压力不断增大和大量多种类型分布式能源不断接入给电力系统的经济运行、安全管理和应用服务提出了前所未有的挑战。国家电网有限公司提出了打造泛在电力物联网的构想,拟通过物联网技术赋予电力系统灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力,不断提升电网运行控制和调度的智能化水平,持续深入提高各种类型能源之间的互动能力,将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术和典型应用进行说明与分析,在此基础上给出泛在电力物联网建设面临的主要挑战,为相关研究的深入开展提供有益的参考。     

计及风、光、水能混合发电系统的建模与研究

提出了一种风光水混合发电系统,该系统包括风力发电、光伏发电、水力发电等子系统。在建立混合发电系统数学模型的基础上,分析了风光水抽水蓄能混合发电、风光互补抽水蓄能发电以及风光水简单混合发电3种运行方案的差异。通过实例仿真,对混合发电系统运行问题进行了探讨。仿真结果表明,风能、光能和水能互补性显著,可再生能源混合发电系统具有较大优势,抽水蓄能可解决电能生产与消费在时间上的不平衡问题。     

用户侧智能用电关键技术实现方案的研究

分析了工业企业实现智能用电的关键技术。介绍了基于物联网技术和云计算技术的智能用电管理云服务系统在提高企业用能效率、降低用电成本、减少碳排放等方面发挥的重要作用。     

我国大型风电技术现状与展望

综述国外大型风电机组发展规模与设备制造技术现状,阐述国内风电产业特点与技术现状,分析风轮叶片与传动机构设计等几个关键技术问题,展望未来的发展方向,为进一步开展风电技术研究提供参考。     

风光氢联合式独立发电系统的建模及仿真

提出了一种独立使用的风光氢联合式独立发电系统，该系统由风力发电、太阳能发电、氢能系统(包括电解水制氢、燃料电池系统、超级电容等)及其他系统单元组成。各单元通过2条直流总线联接，并采用功率流控制。由于风力发电与太阳能发电所输出的功率随风速和日照的变化而变化，因此采用燃料电池系统与超级电容堆与风光发电系统配合使用，以保证系统在任何条件下都具有可靠的供电性能。当风能与太阳能充足时，风机与光伏阵列可满足负荷的需要，同时还可向电解池供电；如果不能满足负荷的需要则由燃料电池提供额外的电能，同时由超级电容在短时期内向负荷提供燃料电池最大功率以外的那部分电能。最后在Matlab环境下建立了系统仿真模型，并以西藏边远村落为例对该系统的动态响应进行了仿真分析，仿真结果表明本文提出的供电系统可以用于以西藏为典型代表的风速和光能变化较大的边远地区。     

电网和电网技术发展的回顾与展望--试论三代电网

总结了国内外电网和电网技术的发展过程,将其划分为3个阶段,借鉴社会科学中的代际传承理念,提出了三代电网的概念,并且比较分析了三代电网的主要特征。20世纪前半期的电网属于第一代电网,以小机组、低电压、小电网为特征,是电网发展的兴起阶段;20世纪后半期的电网属于第二代电网,以大机组、超高电压、互联电网为特征,标志着电网进入规模化发展阶段;从21世纪初开始建设并设想到2050年在世界范围内实现的第三代电网,以非化石能源发电占较大份额和智能化为主要特征,是可持续发展和智能化的电网模式。文中电网指广义电网,即包括发电、输电、配电和用电在内的电力系统,因此,三代电网也可称为三代电力系统。分析了当前电网发展面临的新形势和新挑战,对未来40年的电网和电网技术发展进行了展望。     

能源互联网中的关键设备与支撑技术

能源互联网是指各种一次、二次能源的生产、传输、使用、存储和转换装置以及它们的信息、通信、控制和保护装置直接或间接连接而成的以电网为主干的网络化物理系统。从能量的生产、输送、交换和存储4个方面介绍了能源互联网中的关键设备及其发展趋势,跨越电力、天然气、热力、交通4大能量传输网络。分析了这4种能量传输网络的发展现状、各自的特点以及不同的技术需求。介绍了能源网络中的接口及能量转换设备。对多能量载体下的复合储能技术的发展趋势进行了预测。为了能够更好地协调这些关键设备在各能源网络中的应用,从规划和运行两个角度阐述了能源互联网中的支撑技术。最后提出了对于能源互联网发展的一些思考。     

直流输电网规划关键技术与展望

新能源的大力发展促使传统能源供给和使用模式发生了根本性变化,大型煤炭、水力、光伏以及风能等多种能源并存发电的新局面,给传统的输电技术带来了巨大的挑战和深刻的变革。以常规直流(基于电网换相换流器(LCC))和柔性直流(基于电压源换流器(VSC))为基础的直流输电网为研究对象,对直流输电网规划的研究动态进行了综述。首先,分析直流输电网的特点与优势,提出并详细阐述直流输电网规划的总体框架;接着,分别从新能源广域并网、多馈入多落点地区直流组网、多电力电子设备协同优化三个方面,提出了直流输电网应用规划的关键技术;最后对张北±500kV柔性直流电网示范工程进行了简要的说明,并展望了未来直流输电网规划研究中需要关注的问题。