灵活调节电流流向和流速 “智能电力立交桥”提升供电可靠性

信息来源:科技日报 日期:2021-03-30

  “智慧能源小镇使用了新系统后,供电可靠性达到99.999%以上,用户年均停电损失减少40万元,实现配电网分布式能源消纳100%,真正实现了‘零停电、无感知’。”国网天津城东公司综合能源技术专责杨国朝对科技日报记者说。

  3月16日,天津宣布在国内率先建成北辰区大张庄“产城集约型”智慧能源小镇,杨国朝所说的新系统——国际首台“五交三直”八端口柔性多状态开关为枢纽的交直流互联系统也随之亮相。

  此项由国网天津电力联合科研机构研发的成果,犹如搭建了一架“智能电力立交桥”,实现了能量的多向流动和功率的主动控制,不仅改变了电力潮流自然分布的特性,还实现了资源优化配置,提升了用能效率和供电可靠性,加快形成了绿色生产和消费方式,有利于“碳达峰、碳中和”目标的实现。

  创新使用多端口柔性多状态开关

  作为大张庄智慧能源小镇的项目之一,直流智能楼宇是国内配用电场景最齐全的直流楼宇。柔性多状态开关站预留的直流接口,为直流楼宇的5个场景及电梯、空调、显示大屏等22种直流用电设备,提供着源源不断的绿色电源,构建了源网荷储的楼宇全直流微网。

  “直流楼宇的楼顶铺设了132块光伏板,总面积约600平方米,在日照充足的情况下,每天可发电120度,可供普通的智能手机充电5000余次,可提供普通居民家庭12天的生活用电。与传统电能通过交流传输转化不同,直流大楼所发的电力,可通过直流传输直接用于大楼内部用能,降低了交直流转换的能源损耗。”杨国朝介绍。

  “在这张交直流混合配电网效果图上,可以清晰看到,高端制造园区和国内首座纯直流供用电楼宇,都是以这台高可靠、高性能、高度紧凑化的多端口柔性多状态开关为核心设备。”国网天津城东公司运检部配电运检室数据技术范朕宁,向记者展示了多端口柔性多状态开关系统的创新技术与模式。

  “我们采用电力电子装备、多电压自适应变换、潮流控制精度和故障模式快速切换等关键技术,构建了交直流互联系统,大幅提升柔性状态开关在极限电压电流应力下的可靠水平。”范朕宁介绍,柔性多状态开关站无人值守,可由配网自动化系统直接调度管理,站内相关配电数据、监控自动化信息及视频监控信息自动上传至配电自动化监控系统,并与远端数据传输设备信息资源共享,完成对全站设备监控。站内的一举一动都逃不过智慧能源管理平台的“慧眼”。

  追求极致安全让用电更可靠

  在专业的讲述中,记者做了一下对比,传统交流配电网采用闭环设计、开环的运行方式,开关仅能实现简单的状态转换,无法为潮流控制、电压调节、闭环运行等提供有效技术支持。很大程度地降低了配电网的灵活性,制约了供电可靠性的提升。

  而国网天津电力结合多元负荷、储能、光伏、充电桩,构建柔性交直流混合配电网,提出了多端柔性多状态开关装置代替传统配电网中的馈线联络开关,可根据控制指令,实时调整相连馈线间的功率流动,从而改变整个配电网系统的潮流分布。

  为追求极致安全,国网天津电力还提出了交直流混合配电网优化运行和自愈控制方式。构建柔性多状态开关与光纤纵差保护系统协同保护控制方案,就地实现配电网故障的快速定位、隔离以及非故障区域的快速转供,避免了开关频繁变位造成的安全隐患,提高了配网控制的灵活性和快速性,使用户时时享受“零停电、无感知”优质服务,实现了能源科技服务社会的最大效益。

  目前,北辰区大张庄智慧能源小镇交直流混合配电网已投入试运行,涉及4条线路,接入14个用户,22个配电台区,自试运行以来未发生故障,运行状况良好,提高了园区供电的可靠性以及电能质量,有效解决了线路负荷分布不均的问题。

  在北辰区大张庄智慧能源小镇的万河道变电站内,记者看到,“五交三直”八端口柔性多状态开关,就像“智能电力立交桥”一样,灵活调节着电流流向和流速,实现电力潮流的主动控制和故障的毫秒级隔离。未来,它还将接纳更多的风电、光伏等清洁能源,在平稳、可靠的持续向用户输送高品质电力的同时,进一步降低用户用能成本。

  
  
  
  
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