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在“双碳”目标与新型电力系统建设的双重驱动下,分布式能源的大量接入,对电网系统的承载能力提出了巨大挑战,主要体现在以下几个方面:
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电网承载力受限
高渗透率的分布式电源增加了电力系统的复杂度,可能导致电网超出其设计承载能力,形成“低压承载力红色区域”。
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调度与控制难度增加
分布式能源的出力具有随机性和波动性,而现有的负荷预测方法往往无法准确捕捉到分布式能源的实际出力,进而影响到电网的整体调度效率。
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安全与稳定性问题
分布式能源的接入导致潮流双向流动、电压越限、配变反向重过载、分布式能源的出力波动等情况可能对系统的频率稳定性构成威胁。
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方案介绍
以交直流混配柔性互联技术为核心的交直流混配智慧微电网,作为电力系统领域的一项重要创新,为提升分布式能源接入配网的承载能力提供了有效解决方案。
交直流混配智慧微电网以电力电子技术为核心,通过2MW能量路由器、多种容量规格的交直流微网变流器、30kW光伏直流并网变换器、微网控制器等设备实现具备源荷聚类、潮流可控、构网运行、高效消纳、电能质量治理等功能的交直流混合配电网 。该方案既具备与大电网进行互动、支撑的能力,又能独立运行,实现区域自治。
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方案优势
①、交直流混配柔性互联设备将多台区变压器容量共享,打通潮流互济通道,优化功率传输路径,降低传输损耗,提高能源利用效率,实现分布式能源的高效消纳。
②、交直流微网变流器和光伏直流并网变换器管理光伏发电、储能装置、V2G充电桩等关键组件接入,以具备本地能量管理的微网控制器为管理枢纽,灵活应对分布式能源出力的间歇性和波动性,提升调度效率。
③、能量路由器和交直流微网变流器实现交直流转换,微网控制器实时监测和控制潮流的流向和大小,灵活调整运行策略,避免出现过载或低电压等问题,确保电网的稳定性和可靠性。
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案例一:中低压柔性直流微网群项目
在湖北省京山市的中低压柔性直流微网群示范项目中,以2MW能量路由器为并网接入设备、交直流微网变流器为功率控制设备,构建750V直流母线,将600kW的光伏发电接入750V直流母线,构建了2MW直流能量池,实现对分布式能源灵活调度。
项目成功将2个台区的变压器负载率由最高87%调整到长时间稳定运行在60%以下。
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案例二:充电站示范中心项目
在宁夏省银川市的充电示站范中心项目中,以2MW能量路由器和交直流微网变流器构建750V直流母线和380V交流走廊,将光伏、风电、储能、充电桩、大功率直流柔性充电设备等全部接入配网,通过微网控制器实现本地能源协同管理,同时接入虚拟电厂平台、站网互动系统。
项目实现远程实时监控、合理调度、负荷及时响应等各项功能。
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案例三:配电网主动支撑项目
在贵州省兴义市的配电网主动支撑项目中,以2MW能量路由器构建的直流配电网,将光伏、储能、直流充电桩纳入潮流控制管理范畴,实现直流源荷聚类,通过微网控制器实时调整光伏、电网、储能,实现对用电的支撑。
项目实现电网失电后的构网运行,有效保障了重要负荷的不间断运行。
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交直流混配智慧微电网方案已在实际应用展现出显著成效,在福建、江苏、湖北、山西、沈阳、贵州、广西等地的项目中,该技术成功推动了配网领域的互动协同建设,促进了分布式电源的就地消纳,是提升分布式能源接入配网承载能力的重要途径,对于推动能源互联网的发展、构建清洁低碳的新型电力系统具有重要意义。
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