柔性直流配电网实践研究

程明

摘 要： 随着太阳能发电设施、风力发电设施及其他发电设施的不断增多，遍布全国各地，对传统的以火力发电站为中心的放射性配电网建设提出了挑战，越来越需要配电线网多接口、多路电源同时为电网供电的技术模式，电力物联网技术的普及应用，柔性直流配电网建设技术应运而生，创新了配电网建设向多端互联网络发展，该技术采用直流供电模式，即使在一路電源出现故障停止供电的情况下，其他电源线路依然正常供电，更加保障了电力客户用电的安全性、可靠性。本文就以柔性直流配电网建设实践经验为根据，探讨柔性直流配电网技术的具体应用和创新。

关键词： 电力工程;柔性直流配电网;技术应用

【中图分类号】TM71 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.152

0 引言

为了有效地贯彻“创新、和谐、绿色、发展、共享”的新发展理念，适应新形势下信息技术设备、洁净能源技术设备的广泛应用，提高配电网供电持续的安全性、可靠性，2018年以来，多地电网企业、高等院校联合开发了柔性直流配电网建设技术的应用，并成功推广，一方面使分散的太阳能电源、风能电源实现了多端入网，电力能源得到了有效整合，另一方面提高了配电网供电的可靠性，增加了供电量，有效缓解了城市用电高峰电网供电不足的困难。柔性直流配电网以极强的生命力，迅速成长为朝阳产业，具有广阔的发展前景。

1 当前促进柔性直流配电网建设技术推广的因素

1.1 对传统交流配电网的影响

一是电网建设成本增加，日常维护难度大。太阳能发电、风力发电设施均为分布式直流电源，接入电网需要大量的换流器，大大提高了配电网建设成本和日常维护技术难度。二是能够有效缓解传统电网用电高峰超负荷运行的现状。为了有效控制工业烟尘对大气的污染，工业生产、居民生活取缔了烧煤等污染能源使用作业，大都改为使用电能，全国大部分地区冬季、夏季均为用电高峰，电网超负荷运行常常导致灾害事故发生，使广大电力客户的用电可靠性与电能质量受到影响，直流分布电源的并网，增加了电网的电能供应，一定程度上降低了电网超负荷运行的风险。三是有力地支持了城市的经济发展。由于城市发展较快，能源需求急剧增加，电网改造受土地、环境的限制，一时不能满足城市经济发展需要的电力能源供应，分布式直流电源的并网，对城市经济发展继续的电力能源供应，起到了较大的补充作用，缓解了城市经济发展电能供应困难。四是促进了电能需求。信息化、智能化技术设备的普及应用，家庭中的弱电电器不断增多，对直流电能需求量越来越大，传统电网的能源供应，很多直流电器不能直接应用，需要在线路中装载换流器解决问题，直流配电网的发展，就不需要在线路中安装换流器，也减少了配电网建设的成本，节约了资源，促进了电能需求。

1.2 柔性直流配电网建设发展的优势

一是传统的交流配电网受电压的相位、频率的影响敏感性强，对电能供应的稳定性容易出现波动，柔性直流配电网在运营过程中，没有频率的问题，相比较交流电网来说，运行平稳，可靠性大。二是供电容量大。从技术参数上比较，柔性直流配电网双极输电功率等于交流电网的三相输电功率，在同样的配网走廊和导线材料情况下，柔性直流配电网的功率明显高于交流电网。三是分布式直流电源适合微网线路建设，损耗小，没有无功补偿装置，线损微乎其微，对于电网建设来说，经济性较强，大大节约了能源材料。因此，柔性直流配电网建设的发展具有强劲的优势。

2 柔性直流配电网建设的实践

2.1 分布式直流电源设施与日俱增，为柔性直流配网建设打下坚实的基础。近几年来，国家和社会对绿色能源建设的投入急剧增加，风力发电设施、太阳能发电设施在全国各地发展建设较快，截止2019年底，我国太阳能发电量累计1172.2亿千瓦时，同比增15.2%;我国风力发电量为3577亿千瓦时，同比增长10%。风力发电设施与太阳能发电设施，遍布全国城乡各地。为直流配电网、微网等建设创造了条件。

2.2 龙头企业和高校联合，强力推行柔性直流配网试点成功，促进了柔性直流配电网建设的发展。2016年，国网杭州供电公司率先启动了智能柔性直流配电网的相关技术应用研究。2017年，柔性直流配电智能电网的示范项目开工建设，设计电网额定电压为±10千伏，设计总换流容量为3万千瓦。并顺利通过试运行的各项技术指标考验，成功投入运行。同年9月，在贵州大学新校区试运行了中压五端柔性直流配电网建设示范工程。两个重大项目的建成，有力地促进了柔性直流配电网建设的发展。首先整合了技术资源，发挥了直流配电网应用的技术优势。融合交、直流配电网、微网、分布式电源等为一体的互联配电中心，实现了传统配电网建设结构单一放射状向多极网络状型，系统故障能够于百毫秒间快速隔离故障短连接同时自动修复正常，使传统配电网存在的发电厂发生故障就发生全网停电的不安全、不确定性，成为历史，电网运行的安全可靠性大大增强。其次，配电网建设升级换代，创新了许多技术应用。柔性直流配电网的建设成功，创新了许多关键应用技术：一是含柔性的互联直流配网电中心交流配电网的闭环运行实用技术;二是系统故障修复自愈控制实用技术;三是电网能量优化管理控制技术;四是柔性设施电子开关的虚拟同步的发电机实用技术。把传统垂直刚性的配电网通过电力电子信息技术设备、通信信息技术设备扁平化、柔性化，利用先进技术优化了直流、交流换流器的结构，增强了抑制系统故障风险能力，提高了配电网平稳运行的效率和安全性、可靠性，适应了经济社会对电能需要的高要求。

结束语：柔性直流配电网建设是新形势下，我国电网建设推广发展的趋势，在电网建设实践中，还存在这样那样的技术难题和不理想的成分，随着技术设备的不断创新发展，很多问题都会得到很好的解决，国家电网、省市县国网供电企业在柔性直流配电网的建设实践中，需要因地制宜，根据项目建设的实际情况，做好项目建设计划，把握相关技术应用的要点，在应用中创新，在创新中发展。

参考文献

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