新型配电系统经济高效的电力电子化柔性配电解决方案

上海文通大学新型配电系统经济高效的电力电子化柔性配电解决方案汇报人：施刚单位：上海交通大学电气工程学院汇报提纲发展背景及国内外应用研究成果及规划与展望技术概念示范现状创新点01020304配电网新能源发展机遇及挑战分布式可再生能源、电动汽车等电气化负荷的广泛接入，配电网面临着电压越限、线路过载、新能源消纳能力不足等问题，严重影响配电网的安全运行“双滕“目标范动下，分布式电源快速发展城乡片区企业中心业中心@业国区1000072365000472.9502015202020254电压越限，用电设备损坏A线路及变压器过载，烧毁A消纳能力不足，弃光传统配电网辐射型架构以及有限调控能力=>用电设备损坏及线路、变压器过载烧毁！!！3配电网泛电气化发展机遇及挑战分布式可再生能源、电动汽车等电气化负荷的广泛接入，配电网面临着电压越限、线路过载、新能源消纳能力不足等问题，严重影响配电网的安全运行电动汽车充电桩数量（万台）800750600400直流配电箱2004.2103.88201520202025电网变压器国网经营区电车充电桩趋势交流配电器电动汽车充电桩井网方案变压器因过载披烧毁传统配电网辐射型架构以及有限调控能力=>用电设备损坏及线路、变压器过载烧毁！!！4配电网高品质供电发展机遇及挑战分布式可再生能源、电动汽车等电气化负荷的广泛接入，配电网面临着电压越限、 线路过载、新能源消纳能力不足等问题，严重影响配电网的安全运行电网故网白然火害导致的停电事故数量及影确速年上升ectic 8ysten, 1982-2912较国际领先水平存在较大差距与国内其他先进城市存在差距世行营商环境报告中国际领先水平的大型城市用户平均停电以国内50个重点城市指标情况宣外事放自然灾害时间为：东京0.02小时，首尔为例，2020年排名前五的城0.04小时，新加坡0.06小时市分别为：深圳0.21小时、事放的事放中事放息纽约0.18小时，柏林0.25小时。州0.3小时、上海0.3小时、宁应变力课力长复力对标国际领先水平，公司配电波0.31小时、杭州0.34小时，韧性电网+网的建设、运行、 管理水平尚公司城网可靠性指标最好水平关键特征正常状态事热状心力需进一步提升。与南网存在差距。+键开常规解决方案及问题变压器与配电线路增容改造储能装置接入传统解决方案Energy可提高电网的配电能力具有较好的功率平滑和削峰填谷功能但城市输配电走廊增容困难，线路整体改造成本高但经济性有待商椎，存在安全隐患函需探索更为经济、安全、有效的电力调节手段6新型解决思路一网络化、互联化基于互联网“共享”的思想，打通传统的交互壁垒，通过网络化、互联化以提升设备的综合利用率，以提升配电网的高效可靠供电、源荷接纳、灵活运行能力高压中压低压“指挥大厅”洗全同优化送行“红蜂灯“立交桥”34远端电源000址区14分区）基于多端柔性互联的蜂窝状多环配网主网中区2配网柔性互联：采用电力电子变换器取代传统的机械式联络开关，以灵活、快速、精确地控制网络间的潮流，实现区域配电网间常态化“软连接”，构成柔性网络化系统汇报提纲项目背景及典型场景研究成果规划与展望意义应用示范创新点01020304典型应用场景①新型源-荷-储高密度接入新能源消纳及新型电气化负荷接入变压器多端互联互济， 配网合环运行优化系统潮流，缓解馈线堵塞实现分布式能源、新型用电负钻能装置荷与储能的友好接入柔性LD设备1方变压器1案变压器29典型应用场景②柔性配电故障自愈柔性配电系统故障状态实现自愈故障状态下灵活实现负荷转供■充分利用馈线剩余容量，提高馈线利用率多呼规保性五联方案，储能装置配电网韧性大大提升柔性联设备变压器：光动变压器210典型应用场景③能源互联网的核心纽带配电网络化互联化，为绿色智慧的城市能源系统提供电气枢纽通道：成为联结电热、水、气等多种能源，实现能量统一调控分配的关键纽带柔性互联高压中压低压多元融合DGCCHPESSESS1SCEVICTSOP及其多DR端互联形态多态混合AC区域自治桑性交流微电网直流负荐多端柔直CELL混合配电混合负荷虚拟电厂c统一接口微型能源网HYBRID.基于多端柔性互联的蜂窝状多环配网.11国内外应用示范现状■国家陆续发布双碳目标、新型电力系统等国家战略。■直流与交流深度融合，新能源占比不断提升，是新型电力系统重要形态特征移州江东智临平性直配电网柔性互联应用得到验证，但是基于柔直结构的多端口方案普遍存在成本高、体积大、效率低等问题，阻碍了柔性互联应用的进一步推广12汇报提纲项目背景及国内外应用研究成果及规划与展望意义示范现状创新点01020304多端口潮流调控原理现有示范装备：多个全功率电力变换器通过中压或者低压直流耦合成多端口柔性互联装备，装置成本高、运行损耗大、占地面积广HO全功率变换背靠背MMC型背靠背型电力电子变压器部分功率变换CMIr+CMICMIQ无工频变压器设计UPFCFIS统一潮流控制器无变压器型统一潮流控制器所提装备：通过串联可调电压源部分功率型电力变换，实现多端潮流灵活控制，且提出无工频变压器设计，降低成本和体积14多端口潮流调控装备对比串-并联型柔性互联开关与背靠背型MMC全功率方案对比600500s-MSNOPBTB-MMC案性互联方案低成本、高效、累泰化佳联方20线：微线线2BTB-MMC需3个级联模块，增加一端成本相S-MSNOP需12个级联模块9个半拼子提摸送及相应电客比BTB-MMC方及相应电客率降低75%Number of MVac ports6相比于BTB-MMC方案，所提拓扑在器件数量、经济性、占地体积上具备较大优势*发明专利：15装备拓扑及应用拓展针对新型配电网的应用，可以灵活扩展：多中压交流端口、中压直流端口、 低压直流端口以及内嵌储能等，实现配电网分布式能源、储能与新型负荷的高比例接入充电桩交流负荷②“共享储能"内嵌储能端口灵活扩展中压交流1①多端柔性互联电池单元+端口功率交互低压直流端口中压交流2③多交潼端口电交直流混合力电子变压器低压直流负荷+中压交流光伏储能储能多端共享④多交流端口中压直流端口可切换离网模式柔直换流站充电桩交流负荷中压直流负荷16多端口潮流调控应用①中压交流柔性互联充电话充电桩3交潼负荐2中压交流！eM-FACI中-并联型柔性互联开关器IVAC滑口功掌交百交流负载%中压交流n光伏INATZ2HVACEVAM可切换离网模式充电糕交潼负装置接入示意图系统交互示意图中压交流端口灵活扩展，可实现多条馈线间的潮流柔性调控，可提供无功支撑，改善电能质量，适用于分布式能源广泛接入、负荷不均衡与馈线堵塞的交流配电网，17多端口潮流调控应用②区域配电网 “储能共享充电话交流负背2中压交筑“共享站能”型精品大容量储能系统耀口功率交理2CHB++...中压交流钻能口 2充电桩可切换声网模式交潼负荐装置接入示意图系统交互示意图子模块直流侧增加电池单元，构成多中压交流端口链式电池储能高压直挂功率变换系统能够实现储能电池分割管控及多网间功率互济与储能共享，提高储能系统利用率*发明专利：一种多交流端口高压直挂储能电其控制方法（ZL202111400858.3）18多端口潮流调控应用③低压多端联合供给充电机交源负育2来端口电力电子变压器充电脑