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浅析直流配电网能否大规模应用于电网
行业资讯
发布时间:2022-10-31
浏览次数:1769

资料来源:互联网

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随着电力电子技术的发展,相比交流配电网,直流配电网在很多领域取得了技术和经济优势,具有巨大的发展前景。但是,如果直流配电网要应用实际,将是一个极其大的产业规模,需要更改很多现有的东西。

一、直流配电网的需求

1、配电网面临的新形势

1)直流驱动的负载比重越来越大,50%以上电器为直流或类直流负荷,且品类繁多,与我们的生活息息相关;

2)分布式新能源发电高密度接入及充分利用

未来以光伏、分散式风电及其它可再生能源占比将达到50%以上;

3)电动汽车大规模推广,十三五迅速增长;

4)电力储能系统的逐步推广应用;

5)重要敏感负荷的高可靠、高质量供电。

2、配电网遇到的新问题

1)电网结构复杂、短路容量增大;

2)交直流能量变换损耗高;

3)可控性灵活性差;

4)双向互动、新能源支持能力差;

5)电能质量问题突出。

二、直流配电网的优势电网的优势

伴随城市规模快速增长以及信息技术迅速发展,电网内敏感负荷、非线性负荷,以及其他重要负荷越来越多,交流配电网内线损大、供电走廊紧张等问题日益严重。电压波动、电网谐波加剧、电压瞬时跌落以及三相不平衡现象加剧等问题亦日趋恶化。现有配电网结构和方式亟需改变,从而引入了直流配电网概念。直流配电网具有以下优势:

1、直流配电网的供电容量大(供电半径)

相同的线路走廊,直流配电网可输送更多容量,在相同的绝缘水平、相同的导线截面及电流密度情况下,对于双极结构的直流配电网而言,其传输功率与原交流线路大致相等,即在线路走廊宽度和建造费用相同情况下,直流线路所能传输的功率约为交流线路的1.05倍。可见,直流配电能够有效提高供电容量(半径)

2、直流配电网的电能质量

对半导体芯片生产行业而言,对电能质量的要求高于国家对交流配电网电能质量的标准;另一些企业,如建材、汽车、电缆制造行业,均存在大量的冲击负荷,引起电压骤降等电能质量问题。而对于接入快速响应的储能设备的直流配电网,仿真表明,冲击性负载造成的电压闪变仅为I-2%。分布式储能设备接入直流配网的技术难度相对较低,一旦储能设备的研制取得突破,便可在直流配网中广泛配置,从而有效解决用户侧直流电压闪变等问题。

3、直流配电网的线路损耗

考虑到交流电缆金属护套所引起的有功损耗及交流系统的无功损耗,在直流配电网直流电压为交流系统线电压两倍的情况下,直流配网的线损仅为交流配网的15%~50%。即使交流配网的线损降低可通过添加无功补偿设备等措施来实现,但这将增大系统的建造成本,及其复杂性。

4、直流配电网能量传输效率

就目前而言,交流配网和直流配网的整体效率相差不大,但可以预见的是,随着电力电子技术的进一步发展,各类换流器的开关损耗和通态损耗将不断降低,直流配网的传输效率具有较大的上升空间。

5、直流配电网的可靠性

若直流配电网采用双极系统,当其中一极发生故障时,另一极可继续为负荷输送功率。相比于交流配电网,直流配电网中接入蓄电池、超级电容等储能设备的技术难度相对较低。因此,直流配电网的故障穿越能力与供电可靠性较高。

6、节能降耗及直流配电到户的可行性

实际上,目前大量的家用电器都采用直流电,在交流配电网内,需配置相应的整流电路模块。但是,如果采用直流配电网的方式直接为家庭用户提供直流电,便可省去这些换流器,减少由交流转为直流的转换次数,既可以降低换流损失,实现节能降耗,同时也降低了设备制造成本。

7、清洁能源及储能设备的便捷接入

风能、太阳能等新能源发电形式的大规模分布式并网已成为一种趋势。光伏电池等发出的直流电具有随机性和间歇性,需要配置相应换流器及储能装置,并需要通过复杂的控制策略才能实现交流并网。风电产生出的是一种随机波动的交流电能,需要安置AC/DC/AC换流器和一些适当的储能装置,并通过复杂控制才能并入交流电网。

三、直流配电网存在的问题

目前,柔性直流配电技术仍处于起步阶段,在实际的应用仍有问题待进一步的研发解决,如:根据城市发展规划和资源特点如何利用好柔性直流配网的技术优势,如何保证整个系统的稳定运行,柔性直流配网的运行方式进一步细化等。可以预见,柔性直流配电技术的发展必将为技术革新和效益提升带来新的思路和理念,为中压配网技术的发展提供强有力的技术支撑。

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