【精品报告】江苏电力设计院-基于交直流配电的综合能源规划设计探索和案例分享
基于交流母线技术的光伏发电独立供电系统
基于交流母线技术的光伏发电独立供电系统http://www.sma.de/en/products/backup-systems/sunny-backup-system-m-l.html系统简介你也许不知道，今天，全世界仍有16亿人口没有充足的电力供应。
通过公共电网为偏远地区供电，由于输送距离长、投资大而不具有经济性。
因此必须寻找其他电力供应方式。
太阳能光伏发电由于无噪声、无污染、极低的运行成本以及长达25年的使用寿命，已经成为独立供电系统的主要选择。
而且，由于技术进步及大规模制造，太阳能光伏发电已经变得越来越具有经济性。
南京东源电力科技有限公司提供的太阳能光伏发电独立供电系统可以很容易地满足各种独立供电需求。
SMA的独立运行双向逆变器Sunny Island 与蓄电池一起，构成了标准的交流电网，包括用电负荷和发电电源在内的设备都可以在交流侧并接。
SMA开创的交流母线并接技术以及由Sunny Island管理系统运行的技术，为远离公共电网和电网不稳定的供电都提供了非常好的解决方案。
此外，光伏系统、风力发电机、柴油发电机、水力发电机或热电混合电站都可以在电网交流侧并接在一起，不仅节省了昂贵的直流电缆，也为系统设置提供了更大的灵活性。
这样组成的独立供电系统能满足多种需求，实施起来快速而且没有技术难题。
SMA的独立供电系统已在全世界安装了1000多套，由此积累的丰富经验可为各种复杂应用提供坚实的解决方案。
系统组成- 太阳能电池板光伏技术主要分为两大类：晶体硅电池与薄膜电池。
独立光伏系统主要使用晶体硅电池组件，有单晶硅组件和多晶硅组件。
单晶电池的转换率最高（入射光转换率约为18% ），但其复杂的制造工艺导致产品的价格略贵。
多晶电池的生产成本较低，但其效率略低（入射光转换率约为 14%）。
- 逆变器逆变器是光伏发电的核心设备，它将太阳能电池板产生的直流电转换为标准的交流电。
逆变器的品质好坏决定了发电效率的大小。
以江苏省为例研究协同视角下电力行业高质量发展评价指标
随着社会经济的快速发展，人们对电力资源的需求越来越大，也对电力行业发展提出了更高要求。
本文以江苏省为例，基于协同发展理论，通过问卷调查法构建了涵盖电力能源结构、经济发展水平和电力环境发展水平3个维度的评价指标体系，分析了影响电力行业高质量发展的重要因素，以期为相关研究人员提供参考。
一、江苏省电力行业发展现状江苏省电力行业发展一直处于全国领先水平，智能电网、风电装备、特高压设备等优势产业不断创新。
然而，江苏省电力行业目前还存在能源结构不合理、产业结构转型升级较慢等问题，严重制约了电力行业的高质量发展。
因此，江苏省电力行业急需转型升级，以满足时代发展需要，实现可持续发展。
二、电力行业高质量发展评价指标体系的构建现有研究大多对电力行业高质量发展提出了相应建议，但对电力行业高质量发展影响因素的量化研究较少。
基于此，笔者借鉴了其他行业高质量发展评价指标体系的构建思路，从协同视角出发构建了电力行业高质量发展评价指标体系。
同时，笔者以江苏省电力行业为研究对象，运用SPSS 软件深入分析了江苏省电力行业发展相关数据，探索了江苏省电力行业实现高质量发展的路径。
要想实现高质量发展，电力行业就必须统筹好安全、环保、经济三大目标，着力解决发展不平衡与不充分的问题。
因此，笔者从协同视角出发研究了电力能源结构与经济发展水平、电力环境发展水平之间的关系，将电力能源效率、电力产业结构、电力行业安全等问题与社会经济、环境发展相联系，以构建电力行业高质量发展评价指标体系。
笔者参考煤炭能源产业、实体工业的相关指标维度选取了影响电力行业高质量发展的因素，并遵循科学性、全面性、实践性和可比性等原则，从电力能源结构、经济发展水平、电力环境发展水平3个维度确定了7个二级指标以江苏省为例 研究协同视角下 电力行业高质量发展 评价指标□张亚静36SHANGHAI ENTERPRISEFebruary 2024和18个三级指标（见表1）。
由表1可知，电力能源结构、经济发展水平和电力环境发展水平均会影响电力行业高质量发展。
能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术
能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术李敬如;韩丰;姜世公;李红军【摘要】交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础.在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点.结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向.相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2018(051)008【总页数】8页(P56-63)【关键词】能源互联网;交直流混合配电网;规划设计;典型供电模式【作者】李敬如;韩丰;姜世公;李红军【作者单位】国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209【正文语种】中文【中图分类】TM720 引言伴随经济社会发展和资源环境约束的矛盾日益突出，传统以化石能源为主的能源供给和消费方式已经不能适应当前经济社会发展需要，大力发展可再生能源替代化石能源、降低碳排放，实现“能源转型”已经成为共识[1-3]。
为适应“能源转型”发展需求，电力系统的物理形态呈现出如下变化趋势：在电源侧，传统火力发电比例将逐渐减少，太阳能、风能等可再生能源发电比例将逐步提高；在负荷侧，用能优化及需求响应的能力水平进一步提升，柔性负荷和主动负荷接入比例大幅增加；在电网侧，网络结构更加坚强，电源及负荷接入更加便捷，系统运行控制更加灵活，未来电网将发展成为综合多元能源、满足供需互动的多样化平台[4-6]。
伴随能源转型和电力系统物理形态变化，“能源互联网”概念应运而生。
能源互联网是指以电力为核心，以智能电网为基础，以接入可再生能源为主，采用先进信息和通信技术及电力电子技术，通过分布式动态能量管理系统对分布式能源设备实施广域优化协调控制，实现冷、热、气、水、电等多种能源互补，提高用能效率的智慧能源管控系统，是智能电网的丰富和发展[7]。
配电网多端柔性互联协调控制策略
ELECTRIC DRIVE2024Vol.54No.4电气传动2024年第54卷第4期配电网多端柔性互联协调控制策略陶艳，王晨清，郑明忠，袁宇波，孔祥平，林金娇（江苏省电力试验研究院有限公司，江苏南京211100）摘要：随着社会经济的快速发展和新型电力系统建设的加快推进，柔性互联逐渐成为配电网网架升级和灵活调控能力提升的重要技术手段。
针对多端柔性互联系统的功率控制需求，提出了一种面向工程应用的功率协调控制策略，包括在部分馈线重载时合理分配功率的重载限制控制，以及在所有馈线重载时优化潮流分布的功率均衡控制。
基于所提策略开发了柔性互联协调控制装置并应用于实际工程。
基于电网真实数据的案例分析和工程实测数据验证了所提策略能够应对不同负荷/电源特性的配电网柔性互联场景，有效解决配电网中馈线重载和光伏倒送的问题，提高配电网的供电效率和安全性。
关键词：配电网；柔性互联；协调控制；重载限制；功率均衡中图分类号：TM732文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd25269Coordinated Control Strategy for Multi-terminal Flexible Interconnection System in Distribution Network TAO Yan，WANG Chenqing，ZHENG Mingzhong，YUAN Yubo，KONG Xiangping，LIN Jinjiao（Jiangsu Electric Power Test Research Institute Co.，Ltd.，Nanjing211100，Jiangsu，China）Abstract：With the rapid development of the society and economy and the accelerated construction of new power systems，flexible interconnection has gradually become an important technical means for upgrading the structure and enhancing the flexible regulation ability of distribution network.A power coordinated control strategy for engineering applications was proposed to address the power control requirements of multi-terminal flexible interconnection systems，including heavy-load limiting control for the rational power distribution when some feeder lines were heavy-loaded，and power balance control for power flow optimization distribution when all feeders were heavy-loaded.A flexible interconnection coordinated control device was developed based on the proposed strategy and applied to practical engineering.The case analysis based on the real load data and the measured data of the project verify that the proposed strategy can deal with different flexible interconnection scenarios with different load/power characteristics，effectively solve the problems of unbalanced feeder load and reverse PV power flow in the distribution network，and improve the power supply efficiency and security.Key words：distribution network；flexible interconnection；coordinated control；heavy-load limiting；power balance在以新能源为主体的新型电力系统建设背景下，配电网用电需求增长与网络结构不合理的矛盾和分布式能源广泛接入与电网消纳能力有限的矛盾时空交织，造成现有配电网负荷分布严重不均衡，影响电网安全稳定运行[1-2]。
综合能源系统规划平台及能源规划应用研究
综合能源系统规划平台及能源规划应用研究摘要：综合能源系统（Integrated energy system, IES）是指在一定区域内整合多种能源，实现多种能源之间互补互济，并对各能源环节进行有机协调与优化，从而形成的一体化系统。
本论文通过对不同综合能源规划平台的比选，筛选出涵盖较多能源类型的EnergyPLAN平台，并利用该平台对福建省的历史数据进行建模分析。
结果表明，煤炭、石油、天然气的差异值分别为5.05TW h、-1.02TW h 和0.83TW h ，误差率分别为0.69%、-0.37%、1.78%，所有指标的误差率均小于2%。
关键词：综合能源系统，规划，EnergyPLAN0引言随着现代化进程的加快以及人民生活水平的提高，对能源也形成了多样化的需求，即从单一的电力需求向多重的“热、气、冷”等型式发展。
如何将这些类型的能源协同起来开发利用，以及如何在各个负荷之间优化分配和智慧调度，成为近年来研究的热点。
IES是由“冷、热、电、气”以及“源、网、荷、储”等环节交叉共建，涉及到能源的生产、传输、转换、储存、消耗等各个环节，并对其进行有机协调与优化，从而形成了综合能源一体化系统。
为促进各国能源的可持续发展，目前全球至少有70余个国家先后开展了与IES技术相关的研究[1]。
不同研究机构和学者通过对IES的研究形成了诸多的规划平台以及方法。
本文比较不同平台的特点，并对福建省能源系统作为案例进行模拟计算。
1综合能源规划平台IES更为精确的模拟需要提供足够的数据支持，包括气象、市场、政策、负荷、价格等方面的数据，进而根据需求确定能源类型、供能方式等，最后根据一定的时间步长按照表 2各能源规划软件平台支持的能源类型综合上述对比，EnergyPLAN平台涵盖较多的能源类型，可以比较完整地对一个地区的能源系统进行建模，总体上能够达到能源系统建模的要求。
为了更好的对综合能源系统进行计算，本论文选取EnergyPLAN作为建模软件平台。
江苏电源系统工程方案
江苏电源系统工程方案1. 引言电源系统是现代化社会不可或缺的基础设施之一，对保障各类设备的正常运行起着重要作用。
江苏作为中国经济发达地区之一，在发展电源系统工程方面有着重要需求。
本文将探讨江苏电源系统工程方案的设计和实施。
2. 背景江苏地区的经济发展迅猛，工业生产、商业服务等领域对电力供应的需求日益增长。
传统的电力系统已经难以满足日益增长的需求，因此需要进行电源系统的改造和升级。
江苏电源系统工程方案的制定对于保障可靠的电力供应，提高电力系统运行效率具有重要意义。
3. 设计目标江苏电源系统工程方案的设计需要满足以下几个目标：•提供稳定、可靠的电力供应，确保各类设备的正常运行。
•提高电力系统的运行效率，减少能量损耗。
•考虑环境因素，推广清洁能源的使用。
•适应未来电力需求的增长，具备良好的扩展性。
4. 方案内容4.1 电源系统规划根据江苏地区的电力需求，制定电源系统的规划是制定方案的第一步。
规划包括以下几个方面：•电源类型选择：综合考虑江苏地区的资源以及环保要求，确定使用传统能源和清洁能源的比例。
•电源布局：根据地理分布和电力需求，合理规划电源的布局，以确保电力供应的均衡性和可靠性。
•储能系统：引入先进的储能技术，提高电力系统的灵活性和稳定性。
•后备电源：考虑突发事件和停电情况，设置后备电源以保障重要设备的正常运行。
4.2 电源系统建设电源系统的建设是方案的核心内容，包括以下几个方面：•发电设备的选型与采购：根据规划方案确定的电源类型，选取合适的发电设备，并进行采购。
•输电线路建设：设计输电线路的走向和容量，确保电力供应的安全和可靠。
•变电站建设：根据规划的电源布局，建设变电站以实现电压的变换和分配。
•电力监控系统：引入先进的电力监控技术，实时监测电力系统的运行状态，及时发现故障并进行处理。
4.3 系统运维与管理电源系统的运维与管理是方案的关键环节，包括以下几个方面：•定期维护和检修：制定定期维护计划，对发电设备、输电线路等进行检修，确保设备的正常运行。
船舶综合电力系统的直流区域配电系统分析_陈斌
2014年第26期科技创新科技创新与应用船舶综合电力系统的直流区域配电系统分析陈斌（江苏新扬子造船有限公司,江苏靖江214532）引言综合电力系统包含了舰船的日常用电、舰体推进用电、高端武器设备发射用电和大功率探测设备用电等，作为一种综合电力技术不仅可以对当前现代化舰船的整体设计实施简化，而且对简化舰船的动力系统提高了可能，为我国稳定，可靠的使用高端的舰载武器设备提供了强大的保障。
现在国内很多科研单位对舰船的综合电力系统做了深入的研究，虽然在技术上取得了一定的进步，但是舰船综合电力系统的关键技术并没有取得突破性的进展[1]。
文章重点分析了与传统结构相比，直流区域配电系统的直流网状结构存在的明显优势，站在电力系统继电保护的层面对该系统中直流配电系统做了进一步的研究分析，希望对我国现代化舰船综合电力系统的建设和发展起到一些借鉴性的意义。
1直流网状网络的介绍国内大型水面舰船自建造以来所使用的供电系统就是采用两个电站同时进行供电的模式，这种供电模式被称为干馈式混合配电系统，这种模式的特点在于这两个供电站是完全隔开的，它们两个分别有自己的发电机组，虽然设备存于不同的舰体结构中，但是对舰船的符合设备却是同步供电[2]。
但是从长远的角度来看，水面舰船会不断的向超大容量方向发展，基于此种发展趋势，综合电力系统的双电站模式很有可能被突破和改善，有可靠资料现实演变和发展的模式会是网状网络形式和多个供电站同时使用，但是为了确保舰船的密封性和节约空间，两种不同的供电系统会通过一条母线向舰船所有的符合设备提供电能，并且根据舰船的实际需要给至关重要的符合设备输送电力。
直流网状网络的工作原理是将舰船电力系统中的电流整合为1000V的直流，通过舰船两侧的左母线和右母线将电流传输出去，而且在舰船的每一台发电机组中都有与左右母线连接的端口，最终形成一个闭合的网络电流回路。
这种配电系统不仅可以完成对所有发电机组的集中控制和管理，还可以对发电系统中发电机组的备用容量进行合理的配置，从另一个方面提高了发电机的使用效率。
江苏完成电动汽车充电站典型设计
按照 国家电网公司智能 电网建设 的要求 ， 重庆市
建设 指导 意 见 ” 等相 关 文件 ， 次 到加 油站 、 交公 多 公
电力公司有试 丁程 ｌ项， １ 现已全面开展前期工作， 部 分 程 已开始施Ｔ ， 涉及输 电 、 变电 、 配电 、 电和通信 用 ５ 个方面， 涵盖生产 、 基建、 营销等建设领域。２ ｌ年 ， ００ 拟建电动汽车交流充电桩５ 个 ， Ｏ 新建充电站 ｌ 座。 为确保智能电网建设 Ｔ作如期推进 ， 该公司成 立 坚 强智 能 电 网试点 Ｔ程 建 设工 作 领导 小组 ， 下设 工 作组 ， 全面 领导和 指导有关 部 门 、 单位 开展此 项工 作， 并根据业务范围， 结合各试点单位及部门的技术 优势 ， 对生 技 、 营销 、 建 、 信 、 通 中心 、 研 院 基 科 调 电科 等部门和各基层单位的职责 ， 进行明细分工。 陔公 司要求 ， 重庆 智 能 电 网研 究 中心作 为 智能 电网建设 和运行 的技术支持机构 ， 要履行“ 技术传 递 、 验检 测 、 试 技术 服 务 、 人才 培养 ” 等职 责 ； 各单 位 要加强学习， 广泛参与， 做好试点＿ 程的实施＿ 作 ， 丁 『 ＝ 成立组织机构 ， 在组织 、 技术上要创新和突破 ； 探索 智能电网带来生产方式 、 管理方式上的转变； 加强智 能电网建设项 目的储备工作 ， 力争下一轮试点项 目 的申报 ； 强对 上 、 内 、 的宣传 力度 ， 加 对 对外 进一 步完 善考核措施 。 （－ 婷） ｇ 浙 ： 司加快 智能 电 问诫 点项 目遣设 蓦 ２ １ 年浙 江省电力公 司将 围绕构建 “ ００ ｊ集五 大 ” 体系， 把智能电网试点项 目建设作为各项工作 的重 中之重 。
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规划设计要点
应用场景
直流负荷的分类及 分布
直流电源的分类及 分布
直流配电技术优 势
典型场景
主要特点
直流负荷集中区配电
直流负荷较为集中，且主要 为中低压直流负荷，存在电 动汽车等多元化负荷接入。
工业园区直流配电
城市负荷中心 直流改造
中压直流负荷占比高，对电 能质量要求较高，存在分布 式电源、储能及电动汽车等 多元化负荷接入。
推荐值 ±100kV
±35kV
±10kV
3kV（±1.5kV） 1.5kV（±0.75kV） 750V（±375V）
220V（±110V）
备选值 ±50kV ±20kV ±6kV
240V
规划设计要点
交直流混合配电网结构
拓扑类型 背靠背拓扑
交直流混联辐射式拓扑
主要特点
适用场景
依托柔性直流设备的功率调节功能实现交流分 区的功率均衡。
线路走廊紧张，主要为低压 负荷。
集结可再生能源发电的直 地域分布较广、功率容量较
流配电
大的太阳能电站、风电场等。
交流配电网分区互联
满足不同步配电网分区间互 联要求。
规划设计要点 直流配电电压等级
输送容量匹配
电源及负荷接 入需求
各行业规范性 要求
设备制造 能力
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级序
列
该场景中负荷相对较少，主要通过背靠背换流 器实现不同配电网分区间互联，并实现各交流 分区间潮流控制。 高压交流、中压交流 背靠背结构
±100（±50）kV/±35kV/±10kV
交流保护区
AC DC
负荷增加1亿千瓦 1亿千瓦
2亿千瓦
2018年
2035年
1 背景 2 交直流混合配电网规划设计要点 3 综合能源规划设计要点 4 案例分享
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
规划设计要点
交直流配电系统依托于现有交流配电网，通过 换流器、直流变换器等电力电子设备构建直流 配电网，同时实现与交流系统的电力交互。
交直流配电系统的特点
提高输送容量并实现灵活可控 满足分布式能源和多样性负荷灵活接入 缩短配电网故障处理时间，实现高可靠供电 满足敏感负荷的高质量供电需求
交流分区互联。
电源点取自交流主站出线，换流站及各级 DC/DC变换器采用电压源控制方式。
对供电可靠性要求不高的区域， 满足分布式电源、储能、电动 汽车等接入。
交直流混联 “手拉手”
拓扑
负荷分别由交流和 直流供电
负荷均由直流供电
交、直流负荷分别由交流电源和直流电源供电；直流负荷占比不大，且分布较 两侧换流器分别采用定电压控制和定功率控制。为分散区域。
规划设计要点
供电模式一：直流负荷集中区直流配电
主要负荷为数据中心、大型电动汽车充电站、轨道 场景分析 交通、LED照明、各类电子设备等中低压直流负荷。
另外，区域内可能配置分布式电源、储能等设施。
电源类型 中压交流、中压直流、分布式电源等
电网结构 “手拉手”结构中负荷由直流供电结构
电压等级序 ±35kV/±10kV/（3kV）/1.5kV（0.75kV）/0.4kV
列
（0.24kV）
AC DC
交流保护区
DC
换流器
DC
保护区
直流 负荷
直流保护区
DC AC
DC DC
DC DC
交流
分布式 负荷保 直流
负荷
电源
护区 负荷
DC AC
DC DC
DC AC
交流保护区
交流 负荷
储能、电动 汽车
供电模式二：工业园区直流配电
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级
序列
主要负荷有交直流变频电机、轧机、电解炉、 电子精密仪器等敏感器件设备、电弧炉、大型 空调换风系统、电梯等中压直流负荷，中压直 流负荷占总的比例大40%以上。同时，存在新 能源的接入。
储能、电 动汽车
交流保护区
交流 负荷
规划设计要点
供电模式三：城市负荷中心直流改造 供电模式四：交流配电网分区互联
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级序
列
负荷为城市居民用电负荷，主要包括LED照 明、变频类家电、各类电子设备等低压直流 负荷。 高压交流、中压交流 辐射式拓扑结构
±35kV/±10kV/1.5kV（0.75kV）/0.4kV
能源变革转型势在必行
人类对化石能 源短缺和枯竭 的预期
全球气候变化 的现实威胁
以电为中心、以智能（配）电网为平台的智慧能源系统
配电网发展
江苏发展前景
首先形成微网多能“供-需-储” 自平衡体，自平衡体通过“能源就近 利用”实现分散化自我平衡；然后， 广域范围内自平衡体在信息和经济激 励引导下，自主决策扩展与其他能源 主体或自平衡体实现物理网络互联， 形成微能源网群，是能源系统演化发 展的愿景。也是解决远景江苏负荷翻 倍增长的主要途径。
江苏院综合能源工程公司业务板块
主要业务板块
专项规划 配电自动化 居配、业扩 电动汽车 网信业务
智慧能源系统 储能电站
微电网 主动配电网 增量配电网
交直流配 电网
泛在电力 物联网
工程总承 包
国际业务
业务区域
江苏 冀北 新疆 西藏 内蒙古 重庆 辽宁 孟加拉
1 背景 2 交直流混合配电网规划设计要点 3 综合能源规划设计要点 4 案例分享
高压交流、高压直流、中压交流、中压直流、 分布式电源等
“手拉手”结构中负荷由交直流共同供电结构
±100kV（±50kV）/ ±35kV/±10kV/1.5kV（0.75kV）。
AC DC
直流保护区
DC AC
交流保护区
交流 负荷
换流器 保护区
DC DC
负荷保 分布式
直流
护区
电源
负荷
DC DC
直流 负荷
基于交直流配电的综合能源 规划设计探索和案例分享
2019年11月 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司
江苏院简介
中国能源建设集团规划设计集团是全球最大的设计集团，专门成立了综合能 源技术中心，由江苏院（主任单位）、西南院（副主任单位）、华北院（副 主任单位） 、广东院（副主任单位）组成。
江苏院创建于1958年，是国家甲级电力勘测设计企业，ENR/建筑时报评选 的“中国工程设计企业60强”，综合实力连续多年位于江苏省勘测设计企业 首位。
交流负荷由直流电源逆变后供电；两侧换流器 分别采用定电压控制和定功率控制。
交流负荷占比不大的区域。
交直流混联环式拓扑
电源主要考虑来自上一级交流电网和各类大规 集结可再生能源发电的直流配 模可再生能源发电站；一台换流设备需采用定 电，实现多交流分区间潮流控 电压控制策略，其他换流设备采用定功率控制。制。