金秋十月，廣東省東莞市各大產(chǎn)業(yè)園區(qū)內工廠開足馬力，爭分奪秒促生產(chǎn)。松山湖高新技術產(chǎn)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(xiàn)場運行檢查。項目建成了全國首個涵蓋數(shù)據(jù)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(xiàn)了高比例分布式能源高效接入和源網(wǎng)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(wǎng)的進步和發(fā)展。
多用能場景示范 實現(xiàn)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(wǎng)面臨分布式可再生能源可靠消納及直流負荷經(jīng)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%?！睎|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(jīng)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(jù)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(xiàn)場示范場景多、建設周期短、調試經(jīng)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(chǎn)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(shù)據(jù)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(xiàn)了多區(qū)域能源系統(tǒng)互聯(lián)，解決了高比例分布式新能源高效接入和高比例直流源網(wǎng)荷儲的應用難題。
值得一提的是，該工程還攻克了源網(wǎng)荷儲因多樣性、時變性、分散性和參數(shù)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(wǎng)技術，實現(xiàn)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(wǎng)發(fā)展提供了解決方案。
多機集群運行 實現(xiàn)系統(tǒng)能源高效轉換
據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(lián)的網(wǎng)架結構，推動配電網(wǎng)向集群組網(wǎng)、多維可控、源荷互動的新型交直流混合方向發(fā)展。”鐘榮富介紹，“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(xiàn)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(chǎn)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(xié)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(xié)調的控制架構。
據(jù)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(xiàn)碳達峰、碳中和目標。
(陳成聰 何文志 趙樹宏 成芷卉)
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