【国家电网】支撑新型配电系统建设的直流配用电关键技术及应用_3页_14mb

支撑新型配电系统建设的直流配用电关键技术及应用总结

核心内容概述

本报告围绕支撑新型配电系统建设的直流配用电关键技术及应用展开，重点分析了直流配用电标准化、技术及示范应用等方面，旨在推动电力系统向更加高效、灵活、绿色的方向发展。

主要观点

• 新型配电系统背景：为应对全球气候变化和能源转型，配电网正从传统交直流混合模式向以新能源为主体的直流化转型。
• 直流配用电优势：直流配电技术能够减少交直流变换环节，提升电能传输效率，降低损耗，促进能源变革。
• IEC标准化工作：IEC在低压直流系统（LVDC）领域开展了一系列标准化工作，包括标准电压、电能质量、系统架构等，为直流配用电提供了系统级的规范指导。
• 技术应用方向：直流配用电技术在数据中心、电动汽车充电、综合能源示范工程等领域有广泛应用，推动了电力电子设备、储能系统等关键设备的国产化发展。

关键信息

1. 背景与挑战

• 配电网正经历深刻转型，以清洁能源和灵活高效为目标。
• 传统配电网采用“闭环设计、开环运行”模式，未来将向低压多样、中压灵活、高压坚强的新型架构演进。
• 新型配电系统下，电能供给、配送、消费环节呈现直流化趋势，直流配电技术成为提升系统效率的重要手段。

2. IEC直流配用电标准化

2.1 IEC架构介绍

• IEC成立了SyC LVDC系统委员会，负责低压直流系统的标准化顶层设计。
• IEC TC8负责供电系统技术标准化，与SyC LVDC合作开展低压直流配网（LVDC Distribution）的联合工作组（JWG9）。

2.2 LVDC标准化

• 标准化工作涵盖基础技术、系统分析和典型应用三大方向。
• 涉及多个技术委员会，如TC8、TC64、TC83等。
• 已发布标准：IEC TR 63282《低压直流系统：标准电压与电能质量需求评估》，正在进行ED2修订，已进入DTR状态。
• 电压带与电能质量现象定义，如Surge（浪涌）、Dip/Swell（电压波动）、Interruption（供电中断）等，用于评估系统运行状态。

2.3 TC8JWG9工作

• 工作组目前发布1项标准，3项标准在编制中。
• 聚焦低压直流系统架构问题，包括单极系统、双极系统等。
• 针对负阻抗引起的环流问题，以及振荡暂不归纳的电能质量现象，提出解决方案。

2.4 UVDC聚焦问题

• 电压定义与测量方法，如使用电压表进行测量。
• 标准电压与电能质量需求评估是IEC TR 63282的核心内容。
• 电压带概念配合时间尺度（暂态/平稳态）用于评估LVDC系统运行状态。

3. 直流配用电技术及应用

3.1 直流配用电形态

• 单列式直流配用电系统，适用于特定场景，如新能源接入、直流负荷运行等。

3.2 示范应用

• 同里综合能源示范工程：园区内集成风电、光伏、光热发电等多种能源，接入直流数据中心、直流充电桩等负荷。
• 系统总容量4.606MW，其中可再生能源3.301MW，直流负荷2.681MW，交流负荷1.2MW，储能0.725MW。
• 采用电力电子变压器实现交直流微网的柔性互联，包括10kV交流、±375V直流、±750V直流等。
• 配置多端多路磁环拓扑，包括12台直流断路器、80台绿色开关、19台变压器等设备。

3.3 设备体系与国产化进程

• 打造中低压直流系统设备体系，研制直流变压器、直流开关等27项核心装备。
• 推动关键设备国产化，提升自主创新能力。

3.4 技术验证与试验

• 完成国重项目关键设备性能验证，成功开展中压侧零电压穿越试验和低压侧人工短路试验。
• 彻底解决直流配电设备的入网检测难题，为后续推广奠定基础。

结论

直流配用电技术是新型配电系统建设的重要支撑，IEC在标准化方面已取得初步成果，并推动了相关设备的国产化进程。示范工程的应用表明，直流配用电技术在提升能源利用效率、促进绿色低碳发展方面具有显著优势，未来将在更多领域推广和复制。