助推能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革 促進(jìn)分布式能源靈活高效消納

依托“基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術(shù)研究”項(xiàng)目建設(shè)的蘇州同里示范區(qū)示意圖

近年來(lái)我國(guó)分布式可再生能源增長(zhǎng)迅速，大規(guī)模分布式可再生能源接入電網(wǎng)，對(duì)系統(tǒng)的靈活接入和有效管控提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求。

新技術(shù)應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)

目前可再生能源接入技術(shù)交直流變換環(huán)節(jié)較多，降低了效率、影響了接入的便捷性。另外配電網(wǎng)互聯(lián)互濟(jì)和柔性調(diào)控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消納和高效利用。利用雙向多端口電力電子變壓器構(gòu)建交直流混合系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在多個(gè)交直流電壓等級(jí)集成分布式可再生能源，實(shí)現(xiàn)靈活安全接入;并減少變換環(huán)節(jié)，提高能源利用效率，增強(qiáng)系統(tǒng)控制能力，在更大范圍實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互補(bǔ)，充分消納可再生能源。

中國(guó)科學(xué)院電工研究所原所長(zhǎng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術(shù)研究”負(fù)責(zé)人孔力研究員介紹說(shuō)：“基于電力電子變壓器等構(gòu)建的交直流混合系統(tǒng)，可為未來(lái)大量可再生能源的靈活接入、優(yōu)化配置和安全運(yùn)行控制提供有效技術(shù)手段，是未來(lái)重要發(fā)展方向，應(yīng)用前景廣闊。”

產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)

由國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司、中國(guó)科學(xué)院電工研究所、中國(guó)電力科學(xué)研究院和浙江大學(xué)等單位組成了這一項(xiàng)目的產(chǎn)、學(xué)、研、用攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)擁有新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制、新能源電力系統(tǒng)等5個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，電力電子應(yīng)用技術(shù)、電力電子技術(shù)與裝備研發(fā)等5個(gè)國(guó)家工程研究中心。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)近年來(lái)主持了相關(guān)領(lǐng)域30余項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，并已研制成功1MVA電力電子變壓器樣機(jī)并掛網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)是IEC“大容量可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)”技術(shù)分委會(huì)發(fā)起單位，多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的牽頭單位，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在本領(lǐng)域具有很強(qiáng)的科研水平，支撐條件完善，確保項(xiàng)目的順利完成。

針對(duì)交直流混合分布式可再生能源系統(tǒng)的靈活接入、互補(bǔ)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)從“系統(tǒng)分析、優(yōu)化配置、設(shè)備研制、運(yùn)行控制、集成示范”五個(gè)方面開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

在系統(tǒng)分析方面，針對(duì)電力電子變壓器等關(guān)鍵設(shè)備交直流耦合帶來(lái)的運(yùn)行多樣性及動(dòng)態(tài)復(fù)雜性，重點(diǎn)攻關(guān)基于電力電子變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的交直流混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特性分析方法等，解決強(qiáng)耦合、非線(xiàn)性交直流混合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析方法問(wèn)題。

在優(yōu)化配置方面，考慮交直流混合系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式的復(fù)雜性和靈活性對(duì)規(guī)劃帶來(lái)的復(fù)雜多維度難題，攻關(guān)交直流混合分布式可再生能源互補(bǔ)優(yōu)化配置多層規(guī)劃方法，并提出適合交直流系統(tǒng)的能效評(píng)估方法。

在設(shè)備研制方面，針對(duì)多端口電力電子變壓器，重點(diǎn)攻關(guān)高效高可靠性電路拓?fù)浼捌鋵捿d荷范圍效率優(yōu)化控制技術(shù)，使其效率達(dá)到96%;針對(duì)故障電流控制器，重點(diǎn)攻關(guān)集限流、分?jǐn)嗯c線(xiàn)路電壓調(diào)節(jié)于一體的電力電子限流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)控制，對(duì)直流故障電流進(jìn)行快速限流和分?jǐn)?，并增?qiáng)系統(tǒng)電壓控制能力。

在運(yùn)行控制方面，充分利用電力電子變壓器量測(cè)信息和柔性控制能力，重點(diǎn)攻關(guān)交直流混合可再生能源系統(tǒng)時(shí)序遞進(jìn)優(yōu)化調(diào)度方法，解決多維度、強(qiáng)非線(xiàn)性的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化和控制問(wèn)題，發(fā)揮電力電子變壓器靈活組網(wǎng)和柔性控制能力，提升可再生能源接入和消納能力，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

在集成示范方面，針對(duì)交直流分布式可再生能源的多設(shè)備、多參數(shù)集成問(wèn)題，重點(diǎn)攻關(guān)關(guān)鍵設(shè)備集成、系統(tǒng)信息交互集成等技術(shù)，并研究系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)并完成示范。

項(xiàng)目預(yù)期成果包括3MW雙向四端口電力電子變壓器、1.2MW/±750Vdc直流故障電流控制器、優(yōu)化運(yùn)行控制系統(tǒng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件等。項(xiàng)目成果將在國(guó)際能源變革論壇永久會(huì)址蘇州同里開(kāi)展示范驗(yàn)證，示范驗(yàn)證結(jié)合區(qū)內(nèi)高占比的可再生能源，將其接入電力電子變壓器不同電壓等級(jí)端口，向國(guó)際能源變革論壇永久會(huì)址等重要直流負(fù)荷供電，有效提升能源利用效率和消納能力，同時(shí)保證能源供給可靠性。

項(xiàng)目的實(shí)施將推動(dòng)交直流分布式可再生能源的技術(shù)發(fā)展，為提升我國(guó)分布式可再生能源接入和消納水平、提高系統(tǒng)安全運(yùn)行控制能力提供核心技術(shù)和實(shí)證經(jīng)驗(yàn)。