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世界首个基于柔性变电站的交直流配电网正式投入商业运行

2018-12-26

  12月26日,张北柔性变电站及配电网" target="_blank">交直流配电网科技示范工程完成全部试验和试运行考验,标志着世界首个基于柔性变电站的交直流配电网正式投入商业运行。

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  自2016年以来,立足于探索未来配电网的发展形态,服务于张家口可再生能源示范区建设,着眼于高端产业的高品质电力需求,在国家电网有限公司组织下,国网冀北电力协同全球能源互联网研究院、南瑞集团中电普瑞科技等单位,与阿里巴巴集团、亿利集团紧密合作,发扬首创、原创精神,以配电网技术创新引领“源-网-荷”协调发展,建成张北柔性变电站及交直流配电网科技示范工程,在理念上、技术上、效益上提供了丰富、广泛的示范价值。

  该工程是交直流高度融合、多电压等级协调互动、高度智能化的配用电网络,是未来配电网的雏形。具有四个方面的鲜明特色:

  01“技术原创”:开创技术引领发展的新方向

  示范工程原创性地提出了融多种功能于一体的柔性变电站概念,赋予了变电站全新的功能形态,推动了变电站关键设备由“多种设备组合”向“单一设备集成”方向发展,有效减少配电网设备的种类和数量。示范工程首创的电力电子变压器取得了5大技术突破,实现了多端口一体化变压变换、直流故障隔离、端口间能量双向互济、交直流负荷高可靠供电4大功能,较现有技术能量密度提升200%,大幅降低了设备成本和占地。

  02“柔性自愈”:打造配电网发展的新形态

  示范工程对未来配电网发展形态进行了大胆尝试,提出了基于柔性变电站的交直流配电网新理念,构建了成套设计的框架体系,设计了多种交直流配电网组网模式。示范工程发展完善了交直流配电网理论,攻克了“源-网-荷”协调优化控制和直流快速保护技术难题,实现了功率潮流的灵活调控、故障限流与自愈。示范工程将阿里巴巴集团数据中心和亿利集团光伏扶贫电站连接,组成包含“源-网-荷”元素的交直流配电网,首次实现了智能电网与云计算产业的深度结合,勾勒了未来电网发展的新形态。

  03“灵活开放”:开启高品质电力供给的新模式

  柔性变电站的核心设备电力电子变压器具有4个交直流端口,在配电网中相当于“纵横交错江河中的码头”。在低压侧能够提供直流750伏(含240伏)、交流380伏等3种灵活的供电方式,可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用和灵活接入,丰富了用户对电能供应的自主选择权。引入张北县德胜村2.5兆瓦光伏扶贫发电,满足了阿里巴巴集团数据中心绿色用能需求。示范工程打造了灵活开放的能源互联网平台,实现了发电、电网、用户等多利益主体的共赢,开启了高品质电力供给的新模式。

  04“智能高效”:彰显电力技术突破升级的新成效

  示范工程的技术创新推动了“源-网-荷”协调发展,为发电、电网、用户带来了实实在在的效益。先进的电网调度控制技术,让配电网更加智能,能够实现“源-网-荷”间的能量互补调剂。让光伏发电既能优先在数据中心就地消纳,又能在发电富余时保证全额上网消纳,同时保证数据中心不间断的高可靠供电。领先的电子电力技术,让电力系统更加高效。根据初步测算,光伏发电采用直流升压,提高了光伏系统效率约2%,每年可以为德胜村新增约7万元发电收入。数据服务器采用直流供电,可以节省数据中心设备投资约1%(每1万台服务器节省投资约60万元),降低数据中心能耗约10%-20%。

  据了解,示范工程相关技术已被张家口冬奥专区等地采用,正在开展示范项目的前期工作,其成果必将有力推进我国配电网和能源互联网技术的创新发展。

  更多一点

  张北柔性变电站及交直流配电网科技示范工程于2017年10月开工。建设10千伏光伏直流升压站一座,接入张北县德胜村亿利集团光伏扶贫电站2.5兆瓦光伏发电,实现兆瓦级光伏发电直流升压并网,减少了变换环节,降低了变换损耗。建设10千伏柔性变电站一座,其核心的5兆瓦多功能电力电子变压器包含10千伏、380伏2个交流端口和±10千伏、750伏2个直流端口,以此形成包含“源-网-荷”元素的柔性交直流配电网,为阿里巴巴集团小二台数据中心的交直流负荷提供3种灵活的供电方式,满足其高可靠供电、绿色用能和直流供电的新需求,节省了数据中心设备投资,有效降低了数据中心能耗。2018年1月,柔性变电站和光伏升压站建成,并带电并网。8月,示范工程顺利通过168小时试运行。12月,示范工程完成电能质量测试等全部试验,经受5个月的不同运行工况考验,为阿里巴巴数据中心平稳运行发挥了重要作用。


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