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直流配電網會大規模運用于電網嗎?——應用場景及柔直的適用系統特點

日期:2019年3月12日 11:18

未來配電網的形態將是多個電壓等級構成多層次環網狀、交直流混聯、具備統一規范的互聯接口、基于復雜網絡理論靈活自組網的架構模式。直流配電網是未來能源互聯網的基本支撐環節,以柔性直流技術為代表的中壓配用電網也會是未來的發展趨勢。近年,直流配用電網絡的科研研究及項目試點在國內與我們漸行漸近,為此,智見能源推出《直流配電網會大規模應用于電網嗎?》的系列專輯,本期的主題為《直流配用電網的應用場景及柔直的適用系統特點》。

(來源:智見能源 ID:SmartEnergyView)

直流配用電網的應用場景及柔直的適用系統特點

一、直流配電網的應用場景

構建直流配用電網的典型應用場景是推動直流配用電網體系建立的關鍵。

(一)以直流配用電網為骨干的能源互聯網絡

實現多種能源類型的優化互補,支撐從生產到消費的全方位、全時段覆蓋,呈現多元化、綜合性的互聯網服務業態。

(二)以直流配用電網為骨干的局域綜合能源網絡

基于柔性電網技術的新型混合配電網,支持新能源、儲能接入及能量雙向互動。

(三)基于直流電網的中壓柔性互聯

基于柔性電網技術的新型混合配電網,支持新能源、儲能接入及能量雙向互動。

(四)園區中壓直流配網

基于中壓直流配網,可實現220kV供電分區互聯,實現10kV配電網閉環運行,從而對系統提供動態無功支撐,輔助提高電壓穩定性,減小停電風險。

(五)基于直流配用電的數據中心供能系統

數據中心采用直流配用電將節省大量的換流環節,有效降低配用電損耗;同時,通過優化網絡結構,直流配用電系統將會在數據中心節能降耗方面發揮巨大作用。

(六)新能源發電直流接入

使用直流技術匯集電能可以有效簡化海上風電場從發電到并網的整個過程,避免對電能進行多次的整流、逆變和升壓,從而減少系統投資、降低損耗。

(七)基于直流配用電的智能樓宇

從樓宇用電負荷和供電源的發展趨勢可以看出它們表現出的直流特性日趨明顯。這就迫使人們需要重新衡量樓宇供電方式和它的發展方向。

二、適于柔直配電的系統特點

下面以深圳的某一個工業城為例,分析說明柔性直流配電網如何有針對性地解決園區供電問題中的一些實際問題。

(一)敏感負荷集中

工業園區內集成電路(IC)制造產業較多,僅3家規模較大的IC制造企業的總用電量就達到43.3 MVA。IC制造企業中存在著大量敏感負荷,對供電電能質量要求高。一旦供電母線上的電壓發生暫降或短時中斷,將導致企業大批量芯片報廢或精密工藝設備停機,甚至全線停產。因此,可以通過建設柔性直流配電系統,為敏感負荷提供專用供電通道,來保證高質量的供電。

(二)分布式發電資源豐富

工業園區安裝有分布式光伏發電系統。根據相關單位的測算,園區內光伏電池板的可鋪設面積約1100 000m2,光伏發電容量可達80MW。如果該區域的光伏發電項目得以實施,容量可觀,可以接入柔性直流配網實現能量的優化分配。

(三) 擁有已建成的儲能電站

2012年,南方電網公司在該工業園區建設了一個儲能電站,總容量16 MWh,最大功率4MW。目前,儲能電站的運行方式主要是通過換流器接入交流系統,并為系統變電站提供站內電源。

在工業園區建設柔性直流配網后,將儲能電站接人直流系統,利用儲能設備來平抑分布式電源出力的波動,并作為柔性直流配電系統的儲備電源,維持系統直流電壓的穩定。

(四)存在直流負荷需求

工業園區各企業內使用了大容量變頻空調、直流電機等負荷,可以使用直流系統為上述設備直接供電,從而節省了整流設備的投資和運行損耗。

隨著深圳地區電動汽車的推廣使用,園區附近會有越來越多的電動汽車充電站,也可以將這些充電站接入直流系統,實現儲能、電壓調節等功能,減少換流設備的投資。

(五)節約供電走廓

目前,在城市的核心區,存在嚴重的配電系統供電走廊瓶頸。采用柔性直流配電系統為園區內企業供電,相比于現有交流配電方式,可以提高輸電能力,節約供電走廓,在一定程度上滿足園區負荷快速增長的需求。

三、柔性直流配網網架拓撲結構

根據工業園區的實際地理位置與供電可靠性的要求,本區域的柔性直流輸電系統采用雙電源“手拉手”式的網絡拓撲,如下圖所示。

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