直流配电网的应用和展望.pdf

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1、直流配电网的应用和展望深圳供电局有限公司2016年2月目录1直流配电系统技术发展背景DIRECTORY2直流配电在城市电网中的应用3直流配电典型系统4直流配电关键设备5直流配电实验平台2直流配电系统技术发展的背景直流输配电VS交流输配电在输配电系统产生时，就存在交流和直流之争直流输配电电压等级低、容量小，难以实现电压等级变换，交流方式取得胜利并成为主流方式功率半导体技术的发展，直流电网又得到重视TeslavsEdisonThewarofcurrents3直流配电系统技术发展的背景•20世纪90年代，新一代的电力电子器件—栅极绝缘双极晶体管（IGBT）进入实用化阶段–可关断–控制功

2、率低–开关频率高–导通电阻小•电压源换流器–由换流桥、换流电抗器、直流电容器和交流滤波器组成–换流桥的桥臂由多个IGBT串联而成4直流配电系统技术发展的背景高压直流输电(LCC-HVDC)不需借助受端电网换相，对晶闸管技术受端电网无容量要求电流源型换流器无换相失败问题柔性直流输电(VSC-HVDC)PWM技术，谐波电流小快速独立控制有功无功传递电压源换流器占地小自关断器件脉宽调制（PWM）5直流配电系统技术发展的背景传统直流（LCC）柔性直流（VSC）电力电子器件晶闸管（半控）IGBT、IEGT（全控）功率控制有功有功、无功滤波器需要，设备多设备少或不需要换流站

3、功率损耗约0.7%1%~3%额定值±800kV，8000MW±320kV，约1000MW占地面积100%50%交流系统短路比>2不要求6直流配电系统技术发展的背景•交流谐波滤波器等辅助设备少，换流站设计紧凑，占地面积小–适用于可用空间小的场合，如在城市中心或海上平台•柔性直流输电可用于无源系统或弱交流系统–远距离风电场并网–石油和天然气平台–偏远矿场•在交直流线路并联运行的情况下，可以通过迅速而准确的直流电流控制以维持交流线路的功率稳定•由于直流电压的极性不变，柔性直流多端系统更容易实现7•风电场（或其它新能源发电）接入直流配电系统技术发展的背景•孤立负荷送电（海岛等）•海上平台供电•

4、城市配网•非同步电网联网此图引自ABB参考资料8直流配电系统技术发展的背景9直流配电系统技术发展的背景柔性直流输电的迅速发展一定程度的激励了柔性直流在配电侧的延伸现代配电系统的发展也进一步促进了直流配电应用需求的增强PVGenerationEnergyEnergyStorage远距发端StoragePowerFlowControlEnergyEnergyPowStorageStoragePowererQuaQualityWindFarmlity大型新能源发电•越来越多的分布式电源•越来越多的直流负荷•直流配电的自身优势–光伏发电–电子产品（电脑、电–供电可靠性高–电池储能视、手机、LE

5、D等）–线路造价低、占地少–风力发电等–数据中心–输电损耗小–电动汽车等–具有环保优势等10交直流混合的电力系统•交流输配电和直流输配电并存•系统根据电压等级和容量从高到低排序：–高压交流输电和高压直流输电–交流配电网–交流和直流的微电网–交流和直流纳电网–以用电设备（系统）为主的皮网•网络系统均通过电力电子变换器与上层配电母线连接11美国FREEDM系统包含交流120V和直流400V的供电母线，能够实现设备即插即用交直流的配电母线通过智能能量管理（IEM）系统与上一级交流电网互联直流主要用于分布式电源、储能装置和直流负载的接入•北卡罗来纳州立大学提出了“TheFutureRen

6、ewableElectricEnergyDeliveryandManagement(FREEDM)”系统结构•“能量互联网”、“能量路由器”12美国CPES直流微网系统•美国弗吉尼亚理工大学CPES中心提出的直流微网设想–主要为住宅和楼宇供电–直流系统有380V和48V两个电压等级，分别给工业标准和通信标准设备供电–直流电压依靠DC/DC变换器实现13日本大阪大学直流微网系统•日本大阪大学2006年提出的双极直流微网系统–直流电压±170V，从交流230V市电整流而来–蓄电池、光伏电池和超级电容器连接在直流母线上–使用电力电子变换器得到多种电力供应，如单相交流100V、三相交流200V

7、和直流100V等14韩国智能微电网研究中心15台湾直流配电研究16直流配电技术发展的驱动力•分布式电源的发展推动了直流配电的研究–分布式电源相对于大电网来说是一个不可控源，目前主网往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，限制了分布式能源效能的发挥–使用直流配电网接入分布式能源，无需追踪相位和频率，可控性和可靠性进一步提高，因而更加适合分布式电源和负载的接入•不同类型负荷并网发展也推动了直流配电的研究–向需要变频的负荷供电，或者向直流驱动的负荷