金秋十月，廣東省東莞市各大產業(yè)園區(qū)內工廠開足馬力，爭分奪秒促生產。松山湖高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)與麻涌鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)內的三座配電房顯得格外“高大上”，電房內各種新型設備正常運行。這三座配電房就是依托2017年國家重點研發(fā)計劃“交直流混合的分布式可再生能源關鍵技術、核心裝備和工程示范研究”項目(簡稱“國重4.1項目”)建設的交直流混合配電系統(tǒng)示范工程。
近日，國重4.1項目在東莞通過示范工程現場運行檢查。項目建成了全國首個涵蓋數據中心、工業(yè)園區(qū)、辦公生活園區(qū)等多用能場景的交直流混合示范工程，實現了高比例分布式能源高效接入和源網荷儲靈活互動需求，推動交直流混合配用電技術廣泛應用及更多工程落地，助力大灣區(qū)城市能源轉型，帶動智能電網的進步和發(fā)展。
多用能場景示范 實現多種分布式能源接入和消納
近年來，以IT類負載、變頻空調及電動汽車為代表的廣義直流用能設備比例快速升高，光伏發(fā)電、風力發(fā)電、光熱發(fā)電系統(tǒng)等分布式可再生能源已成為推進能源轉型的重要途徑，負荷密集的東南沿海地區(qū)配電網面臨分布式可再生能源可靠消納及直流負荷經濟用能的重大需求。
為滿足不同類型用戶的用能需求，國重4.1項目優(yōu)選并建設了三個示范點，彌補了單一場景代表性不足的問題?！肮こ贪L力發(fā)電、光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電及熱利用、儲電、儲熱等多類型分布式可再生能源，系統(tǒng)總容量達到5.18兆瓦，直流負荷占比達54%，可再生能源占比達65.8%。”東莞供電局科技創(chuàng)新專責鐘榮富介紹。
為保證交直流混合系統(tǒng)示范工程的可靠運行，在正式投入運行之前必須通過系統(tǒng)調試來檢驗其功能和性能，但目前尚無成熟的經驗和技術標準借鑒。為此，東莞供電局組織各專業(yè)技術骨干，編制了一整套科學全面的調試方案，根據方案對設備進行試驗并出具詳細的調試報告。項目示范工程建設過程中克服了核心裝備技術研發(fā)困難多、現場示范場景多、建設周期短、調試經驗不足等多種難題，2020年11月，三個示范工程先后投入試運行。
三個示范點也代表了大灣區(qū)典型產業(yè)結構及用能特點，為將來推廣應用提供了借鑒樣本。該工程建成的安華數據中心、易事特工業(yè)園區(qū)、東莞理工學院辦公生活園區(qū)多用能場景示范點，實現了多區(qū)域能源系統(tǒng)互聯，解決了高比例分布式新能源高效接入和高比例直流源網荷儲的應用難題。
值得一提的是，該工程還攻克了源網荷儲因多樣性、時變性、分散性和參數不確定性造成的匹配難題，突破了高滲透率分布式新能源高效接入交直流混合系統(tǒng)集群組網技術，實現了分布式新能源、裝備與系統(tǒng)的高度融合，為新一代交直流混合電網發(fā)展提供了解決方案。
多機集群運行 實現系統(tǒng)能源高效轉換
據介紹，辦公生活園區(qū)示范點、工業(yè)園區(qū)示范點分別驗證了電力電子變壓器集群和集群的功能，數據中心示范點驗證兩種不同技術路線電力電子變壓器集群的功能，首次建成了4臺1兆瓦兩種不同技術路線電力電子變壓器的集群系統(tǒng)，同時利用云平臺實現多點管控。
“在項目中，我們首次提出并應用了基于電力電子變壓器集群的配用電雙級、交直流混聯的網架結構，推動配電網向集群組網、多維可控、源荷互動的新型交直流混合方向發(fā)展?！辩姌s富介紹，“首次示范應用了共直流和共高頻交流母線的兩種電力電子變壓器，運行最高效率達98.27%，推動交直流關鍵設備由‘多種設備組合’向‘多功能集成應用’方向發(fā)展?！?/p>
該示范工程運行過程中，充分發(fā)揮多機集群優(yōu)勢，通過集群效率尋優(yōu)試驗驗證，系統(tǒng)效率可提升2個百分點，同時當一臺電力電子變壓器故障時，可實現在線主從切換，不影響用戶供電。
此外，該工程還在固態(tài)直流斷路器上首次示范應用了新一代國產化開斷型IGCT(集成門極換流晶閘管)器件；提出基于電力電子變壓器的協調控制策略、集群優(yōu)化控制策略以及多能互補潮流優(yōu)化運行策略，形成了多層級、多時空尺度、多能協調的控制架構。
據悉，東莞市列入了新型電力系統(tǒng)示范區(qū)建設規(guī)劃，接下來，東莞供電局將積極推動新型配用電系統(tǒng)成套解決方案的商業(yè)化應用，支撐以新能源為主體的新型配用電系統(tǒng)更快發(fā)展，助力早日實現碳達峰、碳中和目標。
(陳成聰 何文志 趙樹宏 成芷卉)
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