直流配用電系統(tǒng)的全面突破
直流配用電系統(tǒng)的全面突破
——“中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”示范工程通過國家工信部驗收
張聰 周敬人 劉瑞煌
1月18日，國家重點研發(fā)計劃項目——“中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”示范工程通過國家工信部驗收。這是目前建成的國內(nèi)外應(yīng)用場景最豐富、源荷種類最多、技術(shù)裝備最新的直流配用電系統(tǒng)。
2021年3月，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的首次提出，為我國實現(xiàn)“3060雙碳目標(biāo)”指明了方向。隨著能源清潔轉(zhuǎn)型加速，風(fēng)電、光伏等新能源大量并網(wǎng)，同時以電動汽車為代表的直流負(fù)荷快速發(fā)展，給傳統(tǒng)交流電網(wǎng)帶來了新的挑戰(zhàn)。
國網(wǎng)蘇州供電公司副總經(jīng)理楊波表示，由于直流型源荷通過交流電網(wǎng)連接需要經(jīng)過多級交直流轉(zhuǎn)換，且新能源消納容量受限，增加了電能損耗和調(diào)控難度，降低了能源利用效率。因此，推動智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建高效、低耗、可靠的直流配用電系統(tǒng)，為探索新型電力系統(tǒng)建設(shè)，提供了一種解決方案。
2018年6月，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司牽頭申報國家重點研發(fā)計劃“中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”示范項目，并于2018年6月立項。該項目在江蘇蘇州吳江經(jīng)濟開發(fā)區(qū)（同里鎮(zhèn)）176平方千米范圍內(nèi)，建立多應(yīng)用場景的中低壓直流配用電系統(tǒng)，探索形成可推廣、可復(fù)制的直流配電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為全球能源變革、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供“江蘇樣板”。
該示范工程于2020年3月正式開工建設(shè)，共新建10千伏直流中心站2座、直流配電房7座、光伏升壓站3座以及6條總長度達30千米的10千伏直流電纜。該工程具有分布式新能源高效消納與直流負(fù)荷高適配性的特性。
“采用直流配用電方式，可以方便電動汽車、LED照明、數(shù)據(jù)中心等直流負(fù)荷靈活接入，同時光伏等直流電源由于減少了中間交直流變換環(huán)節(jié)，直送至直流負(fù)荷端，能源利用效率較同電壓等級交流系統(tǒng)提升3%?！眹W(wǎng)江蘇電科院總工程師袁宇波說。
蘇州吳江區(qū)作為江蘇省整縣（市、區(qū)）光伏首批試點區(qū)域，至2030年，分布式光伏規(guī)模將突破100萬千瓦，是目前江蘇省內(nèi)最大規(guī)模的整縣屋頂光伏試點?！耙劳惺痉豆こ?，已經(jīng)實現(xiàn)了吳江地區(qū)新建0.621萬千瓦光伏的高效消納，構(gòu)建了光伏直流匯聚、交直流柔性互聯(lián)、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)控制的新型配電系統(tǒng)?！眹W(wǎng)蘇州供電公司運檢部副主任楊晨介紹，該項目還實現(xiàn)了直流配網(wǎng)毫秒級故障精準(zhǔn)定位，100毫秒恢復(fù)供電，供電可靠率提高至99.999%。
該示范工程建立了國內(nèi)外最完整的直流電壓等級序列，擁有±10千伏、±375伏、48伏3類直流電壓等級，構(gòu)建了工商民、光伏、數(shù)據(jù)中心等5大類典型用電場景和供電模式，累計接入直流負(fù)荷1.05萬千瓦，并網(wǎng)屋頂光伏0.62萬千瓦，安裝用戶側(cè)儲能0.2萬千瓦時，改造交直流混合用電居民用戶150戶，研發(fā)生產(chǎn)15種直流家電，形成了一個完整的中低壓直流供用電生態(tài)。
泓晟塑膠科技（蘇州）有限公司是一家從事精密型腔模、電子塑膠制品生產(chǎn)的企業(yè)。該企業(yè)對廠內(nèi)的86臺注塑機電機進行直流化改造，并由附近10千伏龐東直流中心站進行直流供電?！爸绷骰脑旌?，我們生產(chǎn)線的能量損耗至少降低了2%，平均每月可以節(jié)約3萬元的電費，年平均減少二氧化碳量約500噸?！便伤苣z科技（蘇州）有限公司董事長蔡鳳琴算了一筆賬。
據(jù)介紹，該中低壓直流配用電示范工程已經(jīng)成功突破了系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、關(guān)鍵裝備研制、運行控制技術(shù)、系統(tǒng)保護技術(shù)等直流領(lǐng)域的多個關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)并應(yīng)用了27類直流配用電關(guān)鍵設(shè)備，牽頭立項IEC國際標(biāo)準(zhǔn)1項、IEEE國際標(biāo)準(zhǔn)3項，累計發(fā)表高水平論文94篇，受理專利94項，登記軟件著作12項，在直流配用電系統(tǒng)方面形成了理論、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備和產(chǎn)業(yè)的全面突破。
“直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵裝備的研發(fā)應(yīng)用，有助于提升我國在高端電器制造領(lǐng)域的國際競爭力和話語權(quán)，對于推動我國能源轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，助力‘雙碳’目標(biāo)落地具有重要的支撐作用?！眹夜I(yè)和信息化部責(zé)任專家劉建明說。
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