案例｜深化应用柔性直流关键技术 创新示范区域网格多能互补互联互济模式
发表时间：2022-08-23
【赛普瑞电气】连续的高温天气让浙江杭州电网负荷持续攀升。8月16日，位于杭州钱塘区新湾街道的35千伏新湾变电站一路主变压器重载。14时，气温达41摄氏度，区域内空调负荷骤增。杭州钱塘区供电公司调度员吴景超通过远程一键遥控，跨区域柔性调整不同电压等级配电线路的供电能力，用110千伏临欣变电站的20千伏线路承载新湾变电站的10千伏线路负载，实现7400千瓦负荷转供，保障该区域工业企业、居民客户用电。
杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区于6月22日揭牌。该园区深化应用柔性直流关键技术和数字化技术，为城市电网提供源网荷储友好协同、区域网格互联互济的创新示范。
多元汇集 新能源即发即用
在杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区内，6台风力发电机迎着钱塘江畔的风轻快转动，厂房、变电站屋顶上的光伏板在阳光下整齐排列。风电、光伏发电能经过柔性换流阀汇聚起来，为园区直流零碳小屋供电。未来，日间高峰时段产生的光伏电和夜间谷电还可用来电解水制氢，供格力生产园区氢气接驳车使用，电解水制氢同步产生的氧气还可供生产焊接助燃，每年可为格力生产园区节约生产成本250多万元。
“如果把电网比作一张输送电力的路网，那么柔性直流就像一辆行驶其中的超级货车。与交流和常规直流相比，它不用牵引、不挑道路，可随时‘卸货’、切换方向，更能把忽多忽少的风电和光伏发电稳妥地送到居民家中。”杭州供电公司副总工程师刘伟浩介绍。
与此同时，数字化技术也在杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区发挥了重要作用。
7月15日傍晚，示范园区内的数字化能量管理系统界面显示，光伏发电出力接近0，风机正常运行。几辆新能源汽车驶入园区，到充电站充电。充电启动的1毫秒内，数字化能量管理系统自动判断出风、光新能源发电出力不能满足充电负荷需求，随即调整储能出力，将前一天晚上储存起来的风电释放出来。
数字化能量管理系统就像园区微网系统的“大脑”，能根据新能源发电特性和电网峰谷平特点，实现碳排放策略优化。
用好柔直技术 探索更多应用场景
近年来，风电、光伏发电等新能源电源发展迅速。这些新能源电源及其储能装置输出的是直流电，要通过双向换流器转换后才能并入电网。杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区采用直流配电网供电方式，可减少风、光、氢等新能源电源两次交直流转换所产生的能量损耗。直流电还具有快速传输的特征，可进一步减少传送过程中的损耗，实现整体输电过程能耗效率提升近40%。
杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区建有120千瓦的快速直流充电桩，接入风电、光伏发电所发的直流电。“普通的交流充电桩充电功率仅为8千瓦，不到直流充电桩的六分之一。也就是说，一辆车用普通交流充电桩充15个小时电才能充满，而在这里1小时就能搞定。”示范园区相关负责人介绍，“新能源汽车采用的是直流供电，当采用的常规交流充电桩的充电功率变大，那变频功率也会变大，转换能耗也相应增加，而直流充电桩不需变频，所以能耗低。”
杭州市钱塘区工业产值约占杭州市的20%，有3个国家级工业园区和一个省级工业园区，以传统化工、高新产业和智能制造业为主。直流充电技术在这里具有较大的应用空间。
杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区将直流电送至附近的格力生产园区，实现客户侧直流电即插即用。在示范园区建设的基础上，杭州供电公司还将探索柔性直流技术在美丽乡村建设中的应用，助力未来乡村建设。
网架互济 提升电网保供韧性
钱塘区地处钱塘江入海口，夏季频繁受台风袭扰。台风给该区域电网安全运行带来挑战。8月10日，距离杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区3千米的吉利汽车钱塘生产基地机器轰鸣。该基地所处的杭州临江高科园，用能有着高用电需求、高供电可靠率要求、高减排压力的特征。
对于保障这片区域的可靠用电，杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区给出了一个解决方案——打造一个“三足鼎立”的供能网架，实现城市用电密集区域局部电网间“手拉手”互联互济。示范园区辐射范围有3个局部电网，分别由35千伏新湾变电站、110千伏长征变电站、110千伏临欣变电站作为电源点，为500余家企业、近万户居民供电。
而处在3个电源点中间位置的杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区，通过网架连接的方式，相当于为电网添加了一个“水龙头”，让3个电源点可以合环运行、互联互供。当3个区域中任何一个出现用电负荷紧张情况时，另外两个电源点马上可以通过这个“水龙头”为其提供电能补给。极端情况下，如果任何一个区域的电网发生故障，另外两个区域也能立即响应。
杭州钱塘多能互补零碳柔直示范园区是国家重点研发计划“智能配电柔性多状态开关技术、装备及示范应用”项目的示范工程。自2013年1月项目启动以来，项目团队研发了柔性多状态开关、区域保护控制装置等4项全国首台套设备，实现了多个关键装备的“中国制造”，并取得日内瓦国际发明展金奖1项，立项电气与电子工程师协会(IEEE)标准1项，发表SCI/EI论文76篇。
原文来自：国家电网报，由开关柜除湿器厂家赛普瑞电气分享。