国网江苏电科院：2024多场景直流配用电系统关键技术及应用研究报告_56页_20mb

多场景直流配用电系统关键技术及应用总结

核心内容

多场景直流配用电系统是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。随着新能源装机规模和电动汽车等多元负荷的快速增长，直流配用电技术在提升电能变换效率、实现灵活高效供电、促进能源变革等方面展现出显著优势。通过发展直流供电、分布式储能、"光伏+储能"等模式，可以有效解决传统交流配网存在的效率低、损耗大、供电可靠性差等问题。

主要观点

• 直流配用电的优势：直流配用电在电动汽车、数据中心等场景中更适配直流源荷，提升电能变换效率和用能灵活安全。
• 技术突破：江苏公司在交直流配用电领域牵头两项国家重点研发计划，建成全球最大的中低压直流配用电示范工程，并在国际上发布多项IEC和IEEE标准。
• 关键设备：直流配用电系统中包括直流变压器、直流断路器、直流适配器等，其效率分别达到98.00%、98.5%、97.4%等，表明直流设备在能效方面具有明显优势。
• 场景应用：直流配用电技术已在多个典型场景中得到应用，包括综合能源小镇、数据中心、医院建筑、居民小区等，实现了负载柔性化、可控可调、零碳建筑等目标。

关键信息

1. 新能源与多元负荷快速发展

• 光伏装机规模：新能源装机规模不断上升，光伏、储能、充电桩等设备输出均为直流，具有直流化供电潜能。
• 电动汽车增长：电动汽车等多元负荷快速增长，对直流配用电提出了更高需求。

2. 直流配用电技术优势

• 能效提升：直流配用电模式在多个场景中实现能效提升，如数据中心能效提升2%，"光储充"一体化充电站能效提升9.1%。
• 安全性增强：采用直流48V安全特低压供电，提升人员活动区域的安全性。
• 灵活性提升：通过交直流互联技术，实现高可靠、灵活的供电组网，支持新型配电系统建设。

3. 典型场景应用

• 同里综合能源小镇：建成全球规模最大的中低压直流配用电示范工程，覆盖23个台区，变电容量达37MW，服务市政、工商、民用、数据中心等场景。
• 吴江中低压直流工程：实现直流用电技术试验平台建设，支撑“光储直柔”模式发展。
• 数据中心：采用直流直供方式，提升系统能效；推广直流化改造，实现零碳配电楼建设。
• 医院建筑：直流电气系统提升医疗设备供电安全性与灵活性。
• 居民小区：以直流供电为核心，实现负载柔性化、可控可调，提升整体能效。

4. 工业场景应用

• 变频电机：在工业变频电机场景推广直流配用电技术，能效提升1.4%。
• 抽油机：通过直流母线能量回馈，实现节电率15%，显著降低电费和设备投资。
• 煤矿传送机、电梯、起重机等：直流供电方式提升设备运行效率与安全性。

5. 柔性互联技术

• 应用场景：在电网侧，柔性互联技术可用于台区/线路互联、负荷可靠供电、交直流微电网、配电网线路融冰等。
• 经济性提升：通过柔性互联技术优化需量电费，降低企业基本电费约30%。
• 工程实例：如扬中中压三端柔性互联装置、丹阳柔性互联装置等，有效缓解线路重载及光伏倒送问题，提升供电可靠性。

6. 未来展望

• 产业生态圈：通过开放平台资源，推动“产、学、研、用”合作，构建多场景直流配用电产业生态圈。
• 系统优化：打造光伏直流汇聚、交直流柔性互联、源网荷储协调控制，实现用能场景多样化和高效化。

重要数据与图表

• 光伏逆变器效率：98.3%
• 10kV变压器效率：99.1%
• 直流适配器效率：97.4%
• 交流适配器效率：96.1%
• 光伏DCDC变流器效率：98.5%
• 直流负荷舱效率：95.9%
• 数据中心直流化改造：能效最高提升9.1%
• 需量电费优化：通过柔性互联，企业基本电费降低30%
• 光伏渗透率：扬中为江苏省光伏渗透率最高的县域
• 台变功率限制：通过柔性互联装置，限制台变功率不超过200kW

结论

多场景直流配用电系统技术已在多个领域取得突破性进展，通过高效能直流设备、灵活的交直流互联技术以及系统级控保策略，实现了能源的高效利用和供电的可靠性提升。未来，随着技术的不断成熟和产业生态的完善，直流配用电将在更多场景中推广，为构建清洁低碳、灵活高效的新型电力系统提供有力支撑。