直流配电网系统关键技术探讨

针对提高运行效率、改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源有效安全接入等配电系统面临的问题和挑战,提出了以直流为主导的配电方式,用于解决上述问题的可行性研究和探讨。结合直流配电技术的研究现状,总结了直流配电系统的技术特点和潜在优势,系统地探讨并分析了直流配电系统发展的若干关键技术及其可行性。     

编者与读者

分布式电源供电与大电网相互补充、协调，是综合利用现有资源和设备、为用户提供可靠和优质电能的理想方式。将分布式发电（DG）系统集成到现有的配电系统中，是今后分布式发电的发展趋势，但是，把大量的DG系统接入配电网会对配电系统的结构和运行产生很大的影响。文章从网损、线路潮流、电压、电能质量、系统保护、可靠性、故障电流等方面分析了DG对配电系统产生的影响，提出了控制措施，并针对今后DG的发展，总结了将涉及到的主要研究工作内容。     

直流配电系统技术分析及设计构想

提高运行效率、改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源有效安全接入等问题既是配电系统面临的挑战,也为配电技术发展提供了新的机遇。采用以直流为主导的配电方式对于解决上述问题将是一次有益的尝试。文中阐述了直流配电技术的研究现状,总结了直流配电系统的技术特点和潜在优势,分析了直流配电系统发展的若干关键技术及其可行性,并提出了一种基于电子电力变压器的多级直流配电系统构想。以配电网末端的家用配电为例,给出了一个具体的低压直流配电系统设计案例并进行了仿真验证。     

配电系统的可靠性研究与分析

随着社会经济的迅速发展以及人民生活质量的不断提高,用户对电能质量的要求也越来越高,因而对电力系统的可靠性进行正确的评估并进行科学合理的规划具有重要意义。配电系统直接和用户相连,对供电可靠性影响最大,对配电系统进行可靠性评估,可以有效提高配电系统的可靠性水平。基于此,研究分析了配电系统概念、影响配电系统可靠性的因素、配电系统的可靠性模型、配电系统的可靠性评估指标以及提高配电系统可靠性的措施。     

低压直流供电系统研究综述

随着分布式发电装置和电力电子设备在低压配电系统的广泛应用,采用直流供电方式的低压系统又显现出优越性,并引起学者的关注。迄今为止,学者们对低压直流系统的系统结构、负荷的兼容性、负荷模型、电能质量与可靠性、保护和控制、节能型评估等方面进行的初步研究表明:低压直流供电系统可以兼容目前大部分的低压负荷,可以对暂态过程进行有效的控制,并提高供电的连续性;特别是在具有分布式发电装置(如太阳能电池、风力发电、燃料电池)的低压系统中,低压直流(low voltage direct current,LVDC)供电系统在降低系统电能损耗、增强供电连续性和可靠性、提高电能质量方面,与交流系统相比,具有优越性,并且系统结构得以简化。同时,该文提出并讨论了低压直流系统需要进一步研究的问题。     

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。     

低压直流配电系统在农村地区的应用研究

能源变革的大环境下,如何实现包括太阳能光伏资源在内的分布式清洁能源的高效利用逐渐成为热点问题。鉴于分布式发电大多具有直流属性,尝试在光伏丰富的农村地区,以低压直流配用电方式,实现新能源网络的构建。在对直流配电安全性、供电可靠性、经济性方面应用优势分析的基础上,就直流配电网实际运行中的网络拓扑、电压等级、核心电力电子装置等关键问题进行了研讨,提出了实用性强、可靠性高的农村低压直流配用电方案。根据低压直流配电系统的实际运行结果,低压直流配电系统具备一定的应用推广价值。     

基于SVM的直流电能质量扰动分类算法

近年来分布式能源发电的规模逐渐扩大,更具优势的直流供电技术也随之飞速发展,未来电网的主要模式将大概率趋向交流电网和直流电网混联的电网结构.其中交流电能质量问题已逐渐成熟,而相应的直流部分仍有待研究.对直流电能质量扰动波形进行有效区分与准确辨识,是研究直流电能质量必不可少的环节.直流电能质量扰动波形分类算法研究对直流配电...     

配电系统电能质量问题的治理方案应用与探讨

介绍了配电系统产生谐波、电压瞬变和三相不平衡等电能质量问题的原因,基于配电系统稳定性和可靠性的供电要求,提出了以“监测、治理和评估”为核心的治理方案.实践证明,该方案有效改善了试点区域配电系统中存在的电能质量问题,保障了试点区域内的供电可靠性和供电质量。     

配电系统电能质量问题的治理方案应用与探讨

介绍了配电系统产生谐波、电压瞬变和三相不平衡等电能质量问题的原因,基于配电系统稳定性和可靠性的供电要求,提出了以"监测、治理和评估"为核心的治理方案。实践证明,该方案有效改善了试点区域配电系统中存在的电能质量问题,保障了试点区域内的供电可靠性和供电质量。     

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。     

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。     

多端柔性直流配电系统主从控制模式下的稳定性与优化控制

多端柔性直流配电系统是配电系统的一个重要发展趋势,其可有效提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率。主要研究了主从控制模式下多端柔性直流配电系统运行时的稳定性问题。建立了基于动态导纳的小扰动稳定分析模型,研究了直流负荷、直流线路参数和多端互联等影响因素变化时系统出现的不稳定现象,提出了基于带通滤波的前馈补偿定直流电压控制方法,并对补偿前、后的系统稳定性进行了分析比较,通过改进的IEEE 33节点配电系统进行时域仿真测试,仿真结果表明了所提方法能够有效地提高系统阻尼与稳定性。     

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,直流配电系统的发展和推广有利于能源的高效利用与可再生能源的大规模消纳.结合我国目前直流配电系统的发展现状,给出我国未来直流配电系统发展的建议.     

直流配电系统主动式短路保护研究

正直流配电具有友好接纳分布式新能源、适应多样化电力负荷、供电可靠性高等特点,将会成为未来电网的一个重要组成部分。直流配电网的保护是直流配电网运行的一个关键问题,亟需深入研究。随着电力电子技术以及大功率电力电子器件的发展与广泛应用,本文提出应用于直流配电系统的主动式短路保护的设计思路,并进行了保护装置的设计与开发,实验结果表明,该主动式短路保护适用于直流配电系统。     

分散电源并网面临的技术课题

随着分散发电、分布式供能的发展,分散电源并网发电是必然趋势。分散电源与系统连接的前提是保证系统的电能质量和可靠性。分散电源并网将与电力系统产生相互影响,只有当分散电源合理配置并与大电网良好配合情况下,才能真正体现分散发电、分布式供能与大电网互为补充的优点。介绍了风力发电场、光伏电池并网对电力系统的相互影响,有关电能质量、可靠性方面需采取的措施,与传统方式不一样的新型配电系统。建议制定并网技术标准,开发新型电气设备,开展对包含分散式发电装置在内的分散式电力系统的研究工作。     

基于分布式电源的能源路由器设计研究

随着大量的分布式电源接入电力系统中,逐渐改变着传统电力系统的结构和运行模式。能源互联网作为未来电网发展的必然趋势,日渐受到政府和专家的重视,成为了当前的研究热点问题。作为能源互联网关键接口设备,能源路由器具有统一电能接口和通信接口的特点。设计了一种基于分布式电源的能源路由器结构设计。将能源路由器划分为核心控制通信部分和能量传输部分。主要针对能源路由器的能量传输部分进行了全面分析设计,通过构建直流交流双母线动态互动的方式来实现供电的高效、稳定和节能的目的。针对能源路由器的电能传输部分进行了建模与仿真。通过仿真结果验证系统的交流侧和直流侧供电稳定性和电能质量满足目前分布式接入和电力系统运行电能质量的要求。     

住宅直流微网供电技术研究现状

随着分布式能源发电容量的不断增长,分布式能源并网带来的电能质量和电能损耗问题日益严重,在配电网中采用直流配电可有效缓解这一问题。近年来由于电力电子技术的快速发展,交直流变流器、DC/DC换流器的工作效率和额定容量大幅提升,降低了直流供电系统的网络损耗。同时,家用电器对直流电源的兼容性亦不断提高,住宅直流供电技术将成为未来的研究和发展趋势。总结了国内外对住宅直流供电技术的研究现状,分析了住宅直流微网的优势和可行性,提出了1个典型的住宅直流微网系统模型,分析了在构建该模型过程中涉及到的电压等级的确定、供电组网模式的选择、系统的控制与保护设备等问题,给出了相应的参考解决方案,并对住宅直流供电技术的发展提出了几点展望。     

提高配电系统用户供电可靠性的有效途径

配电系统用户供电可靠性,是电力可靠性管理的一项重要内容,直接体现配电系统对用户的供电能力,反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度,是配电系统的规划、设计、基建、施工、设备选型、生产运行、供电服务等方面的质量和管理水平的综合体现。     

基于H∞回路成形法的柔性直流配电系统鲁棒稳定控制

柔性直流配电系统是未来配电系统的一个重要发展方向,可极大地提高城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率.分布式光伏电源间歇性波动、直流负荷随机扰动、滤波电感和电阻参数摄动、下垂系数摄动等不确定性因素易导致直流配电系统发生不稳定现象.文中提出了一种基于H∞回路成形法及规范互质分解技术的鲁棒稳定控制方法.在仿真软件中搭建了双端柔性直流配电系统模型,并对比分析了引入鲁棒控制器前后直流电压的稳定性差异.结果表明,所设计的鲁棒控制器可以有效处理系统的不确定性和抑制系统的低频振荡,验证了所提方法的可行性与有效性.