探究直流配电网研究现状与展望

探究直流配电网研究现状与展望

发表时间：2019-07-05T15:32:23.260Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：井毓涛李珂[导读] 摘要：针对直流配电网研究现状，做了简单的论述，并且对直流配电网的发展进行了展望。 (中国核电工程有限公司华东分公司浙江嘉兴 314300) 摘要：针对直流配电网研究现状，做了简单的论述，并且对直流配电网的发展进行了展望。相比交流配电网，其具有传输容量大和电能质量高等优势，具有不错的发展前景。从当前直流配电网发展实际来说，朝向柔性直流配电网方向发展。现结合具体研究，进行如下论述。

关键词：直流配电网；研究现状；柔性从配电网的发展角度来说，未来其形态将会是由不同电压等级构成多层次环网状的架构模式，交直流配电网混联用。将来的能源互联网，其基础支撑为直流配电网。随着不断的发展，中压配电网为主要趋势。配电网技术中柔性直流技术地位不断提升。

1 直流配电网的应用场景

从直流配电网体系的构建角度来说，其关键在于直流配电网典型应用场景的构建。目前来说，主要场景如下：1）能源互联网络。基于直流配电网为核心构建的能源互联网络，能够实现各类能源的优化互补，实现生产到消费全面覆盖，网络运行效率提高，呈现互联网服务业态，具有多元化和综合性特点。2）局域综合能源网络。此网络的构建是依靠柔性电网技术，为混合配电网，可支持新能源和储能接入以及能源双向互动。3）中压柔性互联。以直流配电网为骨架；柔性电网技术为支持的混合配电网，在实际应用中可支持新能源和储能接入以及能源双向互动。4）数据中心供能系统以及园区中压直流配网等。

2 直流配电网研究现状分析 2.1 关键技术研究

从当前直流配电网研究的实际情况来说，关键技术研究主要内容如下：1）电压等级的选择。关于电压选取的研究，还处于探索的阶段。在进行电压匹配时，需要做好供电半径以及电气绝缘等级等影响因素的综合分析。选择的电压等级，除了能够满足当前的需求外，还要满足未来很长一段时间的需求，进而保证配电网的作用发挥。从电压的等级来说，分为高压、中低压。其中，高压主要为±320kV和±150kV；中低压主要为±30kV、±10kV、±750V等。 2）调度和控制。从当前实际来说，直流中压配电网运行，采取的是协调控制方法，比如主从控制等，使用上游控制器装置，对设置的换流器统筹配置。直流低压配电网多在使用分布式电源，正常运行时能够保持最大输出状态。若电能富余或电能不足，中压系统会吸收电能或者补偿电能，为储能设备供电。对于负载不平衡的情况，采取设置平衡器或者其他设备等方式，控制电压偏差过大的发生[1]。 3）保护和故障诊断。从电网运行的实际来说，采取的保护措施，主要包括防护设备和防护策略等。常用的防护设备，具体为熔断器和隔离开关等。目前来说，电力技术水平不断提升，熔断器以及隔离开关等逐渐被直流断路器装置替代。低压配电网多使用机械式断路器装置；固态断路器逐渐被推广应用，其不仅速度快，而且效率高。未来混合式断路器装置将会成为主流，通过机械开关进行电流传输；利用固态元件实现电流阻断，静态热性和动态特性较好。除此之外，PEBB技术凭借自己的优势，在继电器保护方面的应用获得了不错成效，有着不错的应用前景。

2.2 可靠性评估

不同于交流配电网，直流配电网的运行方式为闭环运行，可控性很强，能够高效避免各类运行问题，电能传输具有极大的稳定性。不过因为使用的装置较多，比如变压器装置等，增加了电网运行故障的产生风险。基于此，直流配电网和交流配电网两种电网在可靠性方面的优势谁高谁低还有待研究。从直流配电网运行实际来说，配置直流断路器装置能够增强运行可靠性，不过断路器运行故障和元件损坏等，也会引发故障问题，所以相比之下直流配电网运行的可靠性更强些。未来，电力技术水平的不断提高，加之电力元件质量的提升，会增强直流配电网运行的可靠性[2]。

2.3 经济性评估

从直流配电网的使用优势来说，其电能输送容量很大，传输过程中质量的可控性很强。关于交流配电网运行的经济性研究较多，相反直流配电网方面的比较少。基于试验对比分析，通过计算交流和直流配电网的运行成本、资源浪费等能够得出：若负载相同而且线路拓扑相同，建设直流配电网的成本相比交流配电网的建设成本要高。直流配电网传输损耗小，运行过程中随着直流负荷以及运行时间的增加，直流配电网损耗小的优势更加明显。不过若上述条件发生变化，那么关于电网的经济性评估，其结果会出现变化[3]。

3 关于直流配电网发展的展望

全球能源革命的发展背景下，电源逐渐朝向清洁以及低碳化方向转型，分布式发电以及综合能源等处于快速发展的状态。除此之外，电气化进程不断加速，出现了以电动汽车以及数据中心等为首的新型负荷，给直流配电网建设和运行提出了更高的要求。对于此情况，电网企业和新能源发电企业等，不断加大对配电网未来发展方向以及能源互联网发展路径的研究。从直流配电网发展的角度来说，其技术水平将会不断提升。在实际应用中，积极适应新能源以及储能等的接入，将会构建各类应用场景。在具体构建和应用中，柔性直流配电网成为建设的主要内容。基于柔变电站的直流配电网，能够减少转换过程，缩小使用设备的体积，减少能源损耗。目前，世界首创柔性交直流配电网示范工程已经正式投入运行。除此之外，随着直流配电网的不断增加，关于直流配电网运行经济性以及可靠性的研究将会不断增多，研究的内容也会不断增加，通过不断加大直流配电网技术攻关，优化和完善直流配电网，将会推动其持续发展[4]。

4 结束语：

综上所述，当前直流配电网研究主要围绕电压等级的选择和保护与故障诊断等，关于经济性的研究相对较少。在直流配电网研究中，积极借鉴新能源技术以及直流微电网技术等，加大技术研究力度，提出优化和完善直流配电网的措施，对提高其安全稳定运行水平，有着重要的意义。

参考文献：

[1]陈小军,靳一林,顾博川,潘凯岩.基于电流微分量的多端直流配电网保护策略研究[J/OL].广东电力,2019(02):95-99.

[2]贾科,李论,宣振文,李猛,李晨曦.基于扰动注入的柔性直流配电网主动故障定位及其仿真研究[J].电力系统保护与控制,2019,47(04):99-106.