魏琳++唐玉光

摘 要 由于新型能源發(fā)電接入配電網(wǎng)的需求越來(lái)越高，電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步和直流負(fù)荷的種類越來(lái)越多，這將給城市原有的交流配電模式帶來(lái)很多技術(shù)上的難題。而基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術(shù)，從根本上解決了交流配電網(wǎng)的固有問(wèn)題，這些新能源、新技術(shù)和新負(fù)荷的接入需求，使得城市配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由單純的交流配電模式向交直流混合配電模式的方向轉(zhuǎn)換。

【關(guān)鍵詞】交流配電網(wǎng) 直流配電網(wǎng) 柔性直流輸電技術(shù) 換流器 分布式能源

1 引言

隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源的利用規(guī)模日益擴(kuò)大，其間歇性、分布式的特點(diǎn)使得采用傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的新能源的接入面臨很多嚴(yán)峻的問(wèn)題（如風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的穩(wěn)定性問(wèn)題）。新能源的發(fā)展必將帶來(lái)配電網(wǎng)上電源高度分散的結(jié)果。未來(lái)城市配電網(wǎng)面臨著大量分布式能源和微網(wǎng)系統(tǒng)的廣泛接入問(wèn)題，而這將給現(xiàn)有的交流配電網(wǎng)帶來(lái)很多技術(shù)上的難題。負(fù)荷的持續(xù)快速增長(zhǎng)，城市輸電走廊的匱乏以及用戶對(duì)供電可靠性要求的不斷提高，使得城市配電網(wǎng)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。加快城市電網(wǎng)發(fā)展和保證供電安全可靠就成為了一項(xiàng)緊迫而又艱巨的任務(wù)。目前城市電網(wǎng)的供電方式主要采用基于架空線路的高中壓交流系統(tǒng)供電，一些大中城市中心區(qū)域采用地下交流電纜供電。高壓交流電纜供電在一定程度上解決了城市電網(wǎng)中輸電走廊匱乏、電力設(shè)施與城市景觀不和諧等問(wèn)題，但依然受到供電距離、交流系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素的限制。

2 城市直流配電網(wǎng)應(yīng)用前景

2.1 新型能源的接入需求

目前先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中都含有直流母線電子裝置以控制風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行。一般的，進(jìn)行一次交直流變換后損失的電能約為電源發(fā)出電能的2%-10%。現(xiàn)有交流電網(wǎng)的復(fù)雜性隨著新型能源接入電網(wǎng)容量的提升而提高，但是其接入效率和經(jīng)濟(jì)性卻在不斷下降。如果將新型能源接入直流電網(wǎng)中，將忽略不必要的AC/DC變換過(guò)程，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 負(fù)荷類型改變

使用LED燈的城市照明系統(tǒng)，采用直流電機(jī)的新型家用電器提高了直流技術(shù)在實(shí)際生活中應(yīng)用的可行性。同時(shí)，電動(dòng)汽車的普及也給未來(lái)電力系統(tǒng)帶來(lái)重要的影響，成為未來(lái)城市配電系統(tǒng)中負(fù)荷的重要組成部分。而這些直流負(fù)載或者含有直流環(huán)節(jié)的負(fù)載在接入配電網(wǎng)時(shí)，如果使用傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)給這些直流負(fù)載供電時(shí)，那么就需要AC/DC變換器，大大降低了系統(tǒng)效率。

2.3 輸電能力問(wèn)題

由于經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，很多城市變得非常擁擠，對(duì)于電力系統(tǒng)而言，輸電走廊正變得異常匱乏而電力需求卻在不斷增加，因此需要擴(kuò)充城市配電系統(tǒng)的輸電容量和供電能力，但由于城市人口膨脹和地區(qū)規(guī)劃的制約，一方面要求利用有限的輸電走廊輸送更多的電能，另一方面要求大量的配電網(wǎng)線路轉(zhuǎn)入地下。采用直流輸電系統(tǒng)為城市中心供電將成為未來(lái)城市增容改造的有效途徑。

3 城市配電網(wǎng)改造分析

中壓直流系統(tǒng)（MVDC）是城市直流配電網(wǎng)的核心組成部分，它通過(guò)變電站從高壓交流系統(tǒng)（HVAC）或通過(guò)換流站從高壓直流系統(tǒng)（HVDC）獲取電能，然后向低壓直流系統(tǒng)（LVDC）或用戶側(cè)低壓交流電網(wǎng)（LVAC）供電，與此同時(shí)，又整合城市范圍內(nèi)中等容量的分布式發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能資源，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和儲(chǔ)能裝置等。而低壓電網(wǎng)根據(jù)用戶的需求向用戶提供交流或者直流電能，同時(shí)整合中小規(guī)模的分布式發(fā)電系統(tǒng)、微網(wǎng)系統(tǒng)，確保其有效的運(yùn)行。如圖1所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市用電負(fù)荷種類的變化、電力電子技術(shù)的發(fā)展和各種分布式能源的并網(wǎng)，傳統(tǒng)的城市交流配電網(wǎng)已經(jīng)面臨著各種各樣的難題。本文重點(diǎn)分析了直流配電技術(shù)應(yīng)用于城市供電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，提出了未來(lái)城市配電網(wǎng)是以中壓直流配電網(wǎng)為主干的交直流系統(tǒng)混合的配電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

1.四川警察學(xué)院 四川省瀘州市 646000

2.中國(guó)石油管道機(jī)械制造有限責(zé)任公司 河北省廊坊市 065000