5月20日，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司在蘇州召開吳江中低壓直流配用電示范工程（以下簡稱“吳江工程”）龐東中心站的啟動驗收委員會，標志著吳江工程即將進入系統(tǒng)調(diào)試階段。該工程建成后，將成為國內(nèi)首個涵蓋市政、工商、民用等多應(yīng)用場景的中低壓直流配用電系統(tǒng)。
作為國網(wǎng)江蘇電力的能源技術(shù)智庫，江蘇電力科學研究院近年來持續(xù)開展直流配用電技術(shù)攻關(guān)和示范應(yīng)用，大力推進直流裝備“中國制造”、新能源高滲透靈活接入等技術(shù)攻關(guān)。年初以來，江蘇電科院已建成南京虎橋變電站超級電容系統(tǒng)示范工程、鎮(zhèn)江丹陽新農(nóng)村高效柔性互聯(lián)工程、吳江中低壓直流配用電一期示范工程（以下簡稱“吳江一期工程”），正在開展南京配網(wǎng)臺區(qū)柔性互聯(lián)建設(shè)，創(chuàng)新探索電網(wǎng)向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型路徑。
直流負荷日益增長
亟須發(fā)展高效直流配用電技術(shù)
直流供電的方式其實一直存在于我們的生產(chǎn)、生活中，比如雖然手機、平板電腦的充電電源是交流電，但它們的內(nèi)部均采用低壓直流供電。隨著大型數(shù)據(jù)中心、新能源汽車充換電站、通信設(shè)備等直流負荷的日益增長，當前電網(wǎng)負荷的直流特征也愈發(fā)凸顯。
3月15日，中央財經(jīng)委員會第九次會議對碳達峰、碳中和作出了進一步部署，明確了實現(xiàn)碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標的基本思路和主要舉措，強調(diào)要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這為我國能源發(fā)展提供了根本遵循、指明了前進方向。從新能源涉及的產(chǎn)業(yè)看，新型電力系統(tǒng)更多以風電、光伏發(fā)電為主導(dǎo)增量，其隨機性、波動性、間歇性將對現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠影響；而新能源發(fā)電通過多級電力電子變換裝置接入交流電網(wǎng)，不僅降低了系統(tǒng)整體能效，而且會造成電能質(zhì)量和供電可靠性的下降。因此，構(gòu)建高效、低耗、可靠的直流配用電系統(tǒng)成為實現(xiàn)直流型源荷高效匹配的重要途徑。
“直流配用電技術(shù)可以提升新能源的消納水平，提高電網(wǎng)運行效率。開展相關(guān)的研究與應(yīng)用，能夠助推新能源在電網(wǎng)高比例消納和高效利用。” 江蘇電科院輸變電中心主任楊景剛說，“此外，為滿足用戶的多元化接入需求，我相信交直流混合配電網(wǎng)在未來一段時間將會長期存在，這也是目前配用電側(cè)最為合適的發(fā)展模式。”
推進工程落地
助力城市能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)
目前，江蘇電科院正深挖直流配用電領(lǐng)域，聯(lián)合業(yè)內(nèi)的數(shù)家企業(yè)研制了直流變壓器、直流斷路器等27項關(guān)鍵裝備及15種直流家電。在全力開展國家重點研發(fā)計劃“中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目研究的同時，江蘇電科院把科研成果應(yīng)用到實際中，2018年6月起在蘇州市推進吳江工程建設(shè)，促進分布式新能源高效并網(wǎng)、電能高效利用。
“為了使中低壓直流配電網(wǎng)在蘇州落地，我們跑遍了蘇州的5區(qū)4市，拜訪了所有具有直流供電潛力的用戶，就是為了讓大家能享受到直流電節(jié)能、穩(wěn)定的好處。”江蘇電科院總工程師袁宇波回憶道。
2020年，相關(guān)研究工作加速推進。年初，新冠肺炎疫情發(fā)生。為保障項目順利實施，建設(shè)團隊成員加班加點，在做好疫情防控的同時，通過視頻會議的方式見證了十余種關(guān)鍵裝備的出場試驗，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)備標準等方面與設(shè)計單位開展了十數(shù)次交流討論。經(jīng)過多方努力，吳江一期工程于今年3月建成，二期工程計劃8月建成。
據(jù)了解，吳江工程整體采用兩端環(huán)形拓撲，配置了8臺直流斷路器、82臺直流負荷開關(guān)以及14臺直流變壓器，接入6370千瓦光伏、1000千瓦時儲能，直流負荷容量高達10540千瓦。工程建成后將成為國內(nèi)外規(guī)模最大、應(yīng)用場景最多、技術(shù)種類最全的直流配網(wǎng)工程，有力支撐直流配網(wǎng)生態(tài)構(gòu)建及城市能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實踐。
多地示范應(yīng)用
破解難題提升電能質(zhì)量
在吳江工程建設(shè)期間，針對相關(guān)技術(shù)和設(shè)備缺少實證平臺的問題，2020年7月，江蘇電科院率先建成國內(nèi)外系統(tǒng)規(guī)模最大、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最靈活、試驗?zāi)芰ψ顝姷闹械蛪褐绷髋溆秒娤到y(tǒng)示范應(yīng)用工程——江蘇電科院中低壓直流試驗平臺，開展直流配網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備入網(wǎng)測試、電力電子等新技術(shù)的研發(fā)，打造新技術(shù)“試驗田”和成果轉(zhuǎn)化“孵化器”。
除此之外，江蘇電科院還在江蘇省多地開展了直流配用電技術(shù)的應(yīng)用建設(shè)，旨在解決傳統(tǒng)交流電網(wǎng)難以克服的難題。
南京江北新區(qū)作為江蘇省唯一的國家級新區(qū)，是江蘇對接“一帶一路”倡議和長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐點，用電負荷增長快，對供電可靠性要求高。110千伏虎橋變電站鄰近長江沿岸、靠近南京科技創(chuàng)新總部大廈，主要供電客戶為大型寫字樓、高新技術(shù)研創(chuàng)園、自貿(mào)區(qū)等，對供電可靠性的要求尤其高。
2月7日，國網(wǎng)江蘇電力自主研制的變電站超級電容微儲能裝置在虎橋變電站投運。自其投運以來，虎橋變電站供電電壓合格率始終保持在100%，諧波含量降低15.6%，電壓閃變現(xiàn)象也得到根本抑制，為提升南京江北國家級開發(fā)區(qū)電能質(zhì)量和供電可靠性發(fā)揮了重要作用。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)是江蘇分布式光伏發(fā)電建設(shè)的主戰(zhàn)場。隨著碳達峰、碳中和的不斷推進，分布式光伏電站大量建設(shè)，新能源汽車下鄉(xiāng)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)配電網(wǎng)運行面臨臺區(qū)功率倒送及供電容量不足的問題。而傳統(tǒng)增容改造存在投資大、線路通道不足、平均負載率更低、系統(tǒng)損耗增大等突出問題，鄉(xiāng)鎮(zhèn)配網(wǎng)運行管理面臨新挑戰(zhàn)。
4月9日，由江蘇電科院自主研發(fā)的新農(nóng)村高效柔性互聯(lián)系統(tǒng)在丹陽市司徒鎮(zhèn)落地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過交-直-交電力電子變換，實現(xiàn)了不同的交流片區(qū)或臺區(qū)在直流側(cè)的柔性合環(huán)操作。此外該裝置可實現(xiàn)配網(wǎng)潮流柔性調(diào)控和故障毫秒級恢復(fù)，為鄉(xiāng)村振興提供了優(yōu)質(zhì)電力保障。
匯聚多方力量
組建直流配用電技術(shù)聯(lián)盟
近年來，國網(wǎng)江蘇電力在直流配用電技術(shù)研究、裝備研發(fā)、安全高效用電及政策法規(guī)方面開展了大量工作，在此過程中與直流配用電技術(shù)相關(guān)單位開展了廣泛交流，初步建立了合作模式。
為了推進直流配用電技術(shù)的發(fā)展，進一步營造直流配用電技術(shù)生態(tài)圈，3月25日，由國網(wǎng)江蘇電力主辦、江蘇電科院承辦的直流配用電技術(shù)聯(lián)盟成立大會在南京召開。這是國內(nèi)首個直流配用電技術(shù)聯(lián)盟，共有來自北京、天津、西安、上海等地的48家單位加入聯(lián)盟。
“國網(wǎng)江蘇電力在直流配用電領(lǐng)域開展了大量工作，取得了良好成效。建議聯(lián)盟各成員單位加強溝通、通力合作，借助聯(lián)盟平臺實現(xiàn)產(chǎn)、學、研、用多領(lǐng)域技術(shù)交流，推動能源生產(chǎn)和利用方式的歷史變革，為中國能源發(fā)展邁入全新的發(fā)展階段貢獻力量。”國家工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進中心智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備專家委員會主任劉建明說。
在營造國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)良好科研氛圍的同時，國網(wǎng)江蘇電力堅持推動我國電力科技成果“走出去”。江蘇電科院在直流配電技術(shù)領(lǐng)域取得的成果不僅在國內(nèi)得到了廣泛好評，目前該院還牽頭編制5項國際標準，2項專利已進入PCT申請階段。
在聯(lián)盟籌備期間，國際電工技術(shù)委員會（IEC)官網(wǎng)首頁推出《IEC發(fā)布低壓直流技術(shù)報告》的專題報道，深度解讀江蘇電科院主導(dǎo)編制的IEC標準《低壓直流系統(tǒng)-標準電壓和電能質(zhì)量要求評估》，并對該標準給予高度評價。
“我們花了3年多的時間，與俄羅斯、法國等20多個國家的代表深度溝通，現(xiàn)在終于實現(xiàn)了這項標準的發(fā)布。”IEC低壓直流配網(wǎng)工作組召集人、標準牽頭人、江蘇電科院高級專家袁曉冬表示，“得到IEC官方的推廣，證明我國在低壓直流配電領(lǐng)域的探索已經(jīng)走在了世界前列。為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，我們還將在這一領(lǐng)域做更多探索和努力。”
?。ńK電科院供圖）
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