天津濱海啟動建設交直流混合供電小區:全場景應用三埠柔性互聯裝置

11月11日,天津濱海供電公司員工來到中新天津生態城貽成學府壹號小區,安裝柔性互聯執行控制櫃基礎。

天津首個全場景應用三埠柔性互聯裝置的交直流供電小區正式啟動建設

濱海供電公司將在貽成學府壹號小區內的不同配電房部署柔性互聯裝置,在原來交流供電的基礎上,使小區實現交直流柔性互聯,滿足各類負荷接入需求。“我們透過安裝柔性互聯裝置,將不同交流臺區進行兩兩互聯,相當於給電力系統安裝了一個‘水龍頭’,可以靈活調節電流的流向和流量,使臺區間實現功率互濟。這樣小區不僅可以滿足交流負荷用能需求,還可接入光伏、儲能、充電樁等直流裝置。”濱海供電公司運檢部配電運檢室主任羅開信說。臺區柔性互聯突破了原來交流配電系統只能開環執行的限制,提升了不同臺區的源荷互動能力,可進一步提高臺區的供電可靠性,是在有源配電網趨勢下探索配電網低壓側合環執行的實踐。

濱海供電公司將在貽成學府壹號小區內構建輻射式、直流母線式、末端互聯式三種典型交直流混合供電模式,將配電臺區容量提升15%,實現臺區間負載均衡和重要負荷不間斷供電,保障居民用電更穩定、可靠。

(來源:國網天津市電力公司)

交直流混合配電網

交直流混合配電網 是指交流和直流混合在一起的配電網路。在交流配電網的基礎上建設交直流混合配電網是未來配電網的發展趨勢。然而,直流配電網中分散式電源、儲能裝置等新裝置的引入也對能效產生了新的影響。如何評價交直流混合配電網的能效水平是待解決的問題。在國內針對交直流混合配電網的研究剛剛起步,相關研究成果主要集中在直流配電網方面。最佳化規劃方面,已有對直流配電網的拓撲、電壓等級、規劃方法、可靠性、經濟性和綜合評估問題的研究。執行排程方面,有學者對直流配電網的潮流計算、電壓分佈、含分散式電源的排程等問題進行了研究。控制保護方面,對直流配電網建模、控制策略保護等問題均有相關研究。

國內外在交直流混合配電網領域的相關研究及不範工程尚在起步階段,針對直流配電網的研究已有初步成果。在北美,弗吉尼亞理工大學CPES中心於2007年提出“Sustainable Building工nitiative (SB工)”計劃,於2010年將其發展為“SBN (SustainableBuilding and Nanogrids) “,並且提出了基於分層互聯交直流子網混合結構概念性網際網路絡結構。北卡羅萊納州立大學於2011年提出“The Future Renewable ElectricEnergy Delivery and Management CFREEDM)”結構[8]適用於“即插即用”型分散式電源及分散式儲能的交直流混合配電網結構。阿爾伯塔大學於2012年提出了基於變流器的交直流混合配電網結構,給出小訊號分析模型並分析其穩定性。

在歐洲,義大利羅馬第二大學和英國諾丁漢大學於2008年針對交直流混合配電網提出“Universal and Flexible Power Management CUN工FLEX-PM)”方案,在各個電網的不同工況下實現能量的雙向流動。羅馬尼亞布加勒斯特理工大學於2007年提出含有替代電源的直流配電網結構,實驗證明該結構提高了電網的執行效率和電能質量。義大利米蘭理工大學提出含有分散式電源的本地直流配電網結構,實現分散式電源、負荷與電網之間能量的雙向流動。

在國內針對交直流混合配電網的研究剛剛起步 ,相關研究成果主要集中在直流配電網方面。最佳化規劃方面,已有對直流配電網的拓撲、電壓等級、規劃方法、可靠性、經濟性和綜合評估問題的研究。執行排程方面,有學者對直流配電網的潮流計算、電壓分佈、含分散式電源的排程等問題進行了研究。控制保護方面,對直流配電網建模、控制策略保護等問題均有相關研究。此外,相關“863計劃”專案獲得立項支援,其中山北京市電力公司承擔的“863計劃”專案“交直流混合配電閘道器鍵技術”於2015年正式啟動,旨在實現面向城市不同供電區域之間柔性直流互聯和交直流混合環網閉環執行控制,從而解決高密度可再生能源接入問題並保障交流配電網可靠性。

交直流混合配電網網架結構對執行可靠性、靈活性、經濟性等方面都有重要影響。傳統交流配電網的網架結構已經非常成熟,國內外均有相關網架結構標準和案例。針對交直流混合配電網網架結構的研究較少,主要研究工作集中在直流配電網的網架結構設計。交直流混合配電網網架結構設計需要綜合考慮現有交流配電網的網架結構和直流配電網的研究成果,提出交直流混合配電網網架結構設計方案。

我國交流配電網中,高壓配電網網架結構主要有鏈式、環網和輻射狀結構;中壓配電網結構主要有雙環式、單環式、多分段適度聯絡和輻射狀結構;低壓配電網一般採用輻射狀結構。10kV配電網結構根據架空網和電纜網的不同可以分為2類:架空網主要包括輻射式接線和多分段適度聯絡接線2種模式;電纜網主要包括單環式接線和雙環式接線2種模式。北京市高壓配電網以環網建設、放射狀執行為主(“手拉手”式網架結構)。巴黎城區的電纜網採用三環網T接或雙環網T接方式;東京22kV電纜網採用主線備用線、環形、點狀網路接線方式;新加坡採用“花瓣式”結構,22kV配電網採用環網連線、並列執行方式〕 。

直流配電網網架結構主要有輻射型、兩端供電型和環型直流配電網[33]①輻射型直流配電網山不同電壓等級的直流母線組成骨幹網路,分散式電源、交流負載與直流負載透過電力電子裝置與直流母線相連,其結構簡單,對控制保護要求低,但供電可靠性較低;②兩端供電型直流配電網與輻射型直流配電網相比,當一側電源故障時,可以透過操作聯絡開關,山另一側電源供電,實現負荷轉供,提高整體可靠性;③環型直流配電網相比於兩端供電型直流配電網,可實現故障快速定位、隔離,其執行方式與兩端供電型直流配電網相似,且供電可靠性更高。

根據不同的應用需求,交直流混合配電網可分為含柔性直流裝置的交直流混合配電網與含直流網的交直流混合配電網,前者適用於直流源荷較少的情況,後者更加適合高密度直流源荷接入的情況。含直流網的交直流混合配電網接線模式主要包括輻射型交直流混合配電網(交直流線路間無聯絡)、多分段適度聯絡型交直流混合配電網(交直流線路間有聯絡。