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【新能观察】柔性直流成破解新濠国际下载送出问题的利器

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图 | 张北柔性直流电网/来源:国器博士


柔性直流电网并不是一个陌生的概念,2018年,世界上首个柔性直流电网——张北柔性直流工程开工建设。时至今日,它已将源源不断的绿电输送至即将开幕的北京冬奥会会场,实现奥运史上首次所有比赛场馆100%绿电供应。


“用张北的风点亮北京的灯”。


张北直流电网每年向北京输送140亿千瓦时新濠国际下载,将北京全年用电量的十分之一转变为清洁电能,实现了清洁能源多点汇集和灵活消纳,开创大规模可再生能源友好接入的新模式。


新濠国际下载外送难题由来已久



图 | 我国风电、光伏资源分布图/来源:奇点能源


新濠国际下载大基地分布较为偏远,交流电网比较薄弱,强直弱交问题成为限制直流输电容量的重要原因。常规直流正常运行需要一个较强的交流电网支撑,而常规交流电源是该交流电网的基础,所以在我国三北地区新濠国际下载要大规模发展与外送,就需要配套等比例的火电机组,形成了与清洁替代的悖论。


然而,柔性直流似乎有改变这一切的潜力。送端不需要强大的交流场支撑,直接通过柔直输电电缆送到受端逆变站。


柔性直流对比常规直流的优势


运行原理的不同,决定了柔性直流输电技术在运行性能上大大超越了传统直流输电技术,主要表现在以下方面:

01


可同时独立调节有功功率和无功功率。传统直流只有1个自由度,不能同时独立调节有功和无功。而柔性直流有2个自由度(电压和相角),可以独立调节有功和无功。

02


对交流系统能提供稳定支撑。柔性直流可动态补偿交流系统无功功率,稳定交流母线电压,柔性直流可以对交流系统提供有功、无功的紧急支援,提升所在电力系统的稳定性。

03


没有换相失败问题。柔性直流(VSC)采用可关断器件,不存在换相失败问题,即使受端直流系统发生严重故障,只要换流站交流母线有电压,就能输送一定功率。

04


受端可向无源系统送电,送端也可脱离对交流系统依赖。柔性直流的VSC可以工作在无源逆变方式,不需要外加的相电压,受端系统可以是无源系统,使柔性直流直接向孤立负荷送电成为可能。

05


能构成多端直流系统实现组网功能。柔性直流电流可以双向流动,电压极性不改变,因此构成并联型多端直流系统时,在电压恒定的前提下,可通过改变电流方向,单端潮流可以在正、反两个方向调节,体现多端直流的优势。

06


谐波水平低,占地面积小。由于滤波器少,交流场设备很少,因此占地面积比常规直流小很多,为传统直流的20%。


新濠国际下载柔性直流供电系统


新濠国际下载柔性直流供电系统实现了柔性并网需求,独立可控,能更好地适应万物发电、万物用电、互联互通。在配网接入分布式新濠国际下载、变电站多站融合、智能光储充电站、绿色建筑、园区供电、重工节能、海洋供电、野外离网供电、5G 基站离网供电、数据中心应急供电、光储制氢、变频器节能回馈等场景具有广泛的应用价值。

图 | 电能路由器工作流程架构


智能台区柔性互联电能路由器是将基于背靠背变流器的台区柔性互联装置微电网系统电控部分集合成一体化的配电装备,实现新濠国际下载发电的控制、并网控制、微网功率控制、系统监控、配电保护等功能,以局部接入的方式将微网系统接入交流配电系统。


核心功能是实现新濠国际下载的就地即发即用提高新濠国际下载电能的利用率, 同时实现后备电源(EPS)功能降低客户投资成本。


图 | 微网中央控制系统界面


中央控制系统可以监视和控制电能路由器内各个源设备,实现基于电能路由器的微电网并网、离网、并/离网切换运行、故障保护、数据存储及显示等功能。


图 | 能量管理综合监控界面

图 | 能量管理负荷监控界面

图 | 能量管理储能监控界面

图 | 能量管理光伏监控界面


微网能量系统可以和微网控制器通信,实现系统上位机工程运维管理,通过 Web 方式,远程监控系统 的运行状态。


当然,柔性直流解决新濠国际下载基地外送和新型电力系统发展存在的问题,是我们基于其特性的理想期望。柔性直流要真正发挥黑科技的洪荒之力,在技术创新和设备发展方面仍任重而道远。


本文部分内容参考自奇点能源。