电力系统柔性输配电技术

电力系统柔性输配电技术柔性输配电技术柔性：应用先进的电力电子技术为电网提供灵活的控制手段。输配电：输配电的概念包括三个方面，即输电、变电、配电。输电：是指电能的传输，通过输电，把相距甚远的发电厂和负荷中心联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制。01变电：是指利用一定的设备将电压由低等级转变为高等级（升压）或由高等级转变为低能级的过程02配电：是消费电能地区内将电力分配至用户的分配手段，直接为用户服务。03目录1234柔性直流/交流输入柔性变电站技术柔性配电技术目前的技术发展柔性直流输入1Part在柔性直流输电系统中，两端换流站利用柔性直流输电，设置了换流电、换流变压设备、换流电抗设备等，各部件的组成，形成了稳定的整体结构，其中，核心部位是VSC，主要包括流桥和直流电容器两大部分。在系统组成中，有效保证了各部分的功能，工作时，综合考虑主电路拓扑结构及开关器件的情况，主要利用了正弦脉宽调制技术，实现了稳定的供电运行能力，技术能够保证科学合理的调制，对各项参考波与三角载波做快速的数据对比，操作时，可以根据数据显示情况，做出不同的理解分析。柔性直流输入1Part应用优势：①潮流反转电压极性不变进行柔性直流输电时，往往会出现输电系统潮流反转的情况，影响供电效果与质量，也带来不安定的因素，而通过技术应用，则会从整体上提高输电效率，直流电压稳定性更好，保证了电力运行的安全稳定，从而能够避免传统直流输电技术弊端。正是因为潮流反转电压极性不变的优势，才使这项技术得以全面推广。柔性直流输入1Part应用优势：②采用脉宽调制技术输电过程中，技术所使用的是脉宽调制技术，是对原有直流输电系统结构做好进一步的完善创新，形成了实用性更强的技术形态，能够在全面满足基本运行的同时，对原有结构做了简化处理，更好地满足了传输需要，保证了电力的稳定与安全。脉宽调制技术的广泛使用，可以实现没有变压器情况下的快速传输，保证了作业的条件，实现了能源节约，步骤简化的目标，和传统技术比较，其更加具有应用前景优势，柔性直流输电技术的整体效率更高，实践效果更好。柔性直流输入1Part应用优势：③是简化控制操作先进的技术与传统输电技术比较，有着很好的应用，控制操作步骤更加简单，成本运行更加节约，柔性直流输电技术有效保证了传输效果，实现系统中无功率和有功率电网独立运行，避免了繁杂程序，使各个操作步骤更加具备实操性、稳定性，确保了技术的应用效率。通过有效的步骤简化，保证了人们的用电体验，更保证了工作人员的安全。柔性直流输入1Part目前存在的弊端：目前存在的弊端单位输送容量成本高故障承受力与可靠性低损耗大供电过程中，往往存在一定的故障率，从当前的应用情况看，仍然没有适用于大电流开断直流断路器，满足不了现实的需要，同时，柔性直流输电技术很难通过IGBT技术做好故障电流阻止操作，影响到了传输的稳定性。柔性直流输电技术是多种技术的结合，需要各项技术稳定性更强，才能发挥技术优势，保证稳定的电力传输，传统柔性直流工程换流站损耗3%左右，柔性直流工程的损耗一般为1%以内，看似较小的损耗，但是容量提高后，其损耗就会成倍增长，很难得到有效控制。柔性交流输入1PartFACTS技术是可以灵活地控制输电系统的一项新的技术,其中包含了几种技术:电力电子技术、微电子技术、通信技术等。FACTS概念从提出直至现在,一直受到广泛地关注。FACTS定义为:它是一种装有电力电子型或其他静止型控制器交流输电系统,其可以加强控制器的可控性,并且可以增强功率传输能力在1986年,第一次提出了FACTS技术。FACTS技术是指安装了电力电子型控制器的输电系统,FACTS控制器中应用了大功率电力电子技术,快速调节了交流输电网的运行参数(如电压、相角、阻抗等)。FACTS的出现,是现代电力系统的标志,也是电力系统最重大的技术变革之一。柔性交流输入1PartFACTS装置给电力系统带来好处(1)可以按照需要调整系统的潮流;(2)可避免新建输电线路;(3)能提高电力系统稳定性,包括:电压稳定性、暂态稳定性、静态稳定性;是电力系统中电压（各节点）、功率（有功、无功）（各支路）的稳态分布。柔性变电站技术2Part改变传统变电站潮流自然分配方式，实现潮流按需分配，提高配电网的灵活性；由换流阀实现故障快速隔离和系统恢复，减少停电损失；实现系统和用户的电能质量隔离，满足敏感用户的电压暂降抑制需求，保证优质供电。柔性变电站是以电力电子技术为核心，具备高度集成、高度灵活、高度兼容性特征的新一代变电站。与应用传统变电站相比，在交直流配电网中应用柔性变电站，以多功能电力电子变压器替代传统的变压器、断路器、无功补偿等一次设备，可实现“一站多能”，减少设备占地面积和维护成本；使变电站具备不同电压等级的交、直流接口，支持灵活组网和分布式能源即插即用；柔性变电站技术2Part柔性变电站技术具有技术原创、柔性自愈、灵活开放、智能高效四方面的特点。●柔性自愈柔性变电站与交直流配网工程对未来配电网发展形态进行了大胆尝试，提出了基于柔性变电站的交直流配电网新理念，构建了成套设计的框架体系，设计了多种交直流配电网组网模式。工程发展完善了交直流配电网理论，攻克了“源-网-荷”协调优化控制和直流快速保护技术难题，实现了功率潮流的灵活调控、故障限流与自愈。●技术原创柔性变电站的核心装备——电力电子变压器取得了5项技术突破，实现多端口一体化变压变换、直流故障隔离、端口间能量双向互济、交直流负荷高可靠供电4种功能，功率密度是现有技术的200%，大幅降低了设备成本和占地。柔性变电站技术2Part●智能高效工程的技术创新推动了“源-网-荷”协调发展，为发电、电网、用户带来效益。先进的电网调度控制技术让配电网更加智能，能实现“源-网-荷”间的能量互补调剂，让光伏发电既能就地使用，又能在发电富余时保证全额上网消纳并不间断高可靠供电。领先的电子电力技术让电力系统更加高效。●灵活开放电力电子变压器具有多个交直流端口，低压侧能同时提供直流750伏（含240伏）、交流380伏等3种灵活的供电方式，可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用和灵活接入，丰富了用户对电能供应的自主选择权。柔性配电技术3Part概述：柔性配电技术是柔性交流输电(FlexibleACTransmissionSystem，FACTS)技术在配电网的延伸，简称为DFACTS(DistributionFACTS)。FACTS是利用电力电子技术和控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位等基本参数进行灵活快速地调节，进而对系统的有功和无功潮流进行灵活地控制，以提高输电系统的输送能力与稳定水平。作为提高电力系统安全稳定水平与运行效率的重要技术手段，FACTS技术已在电力系统中获得广泛应用。柔性配电技术3Part智能配电网的一个重要特征是具有很高的电能质量，能够为用户提供定制电力(CustomPower)技术或定质电力。所谓定制是指用户根据其负荷运行需要向供电企业提出的对供电质量的特殊要求，如要求供电一刻都不能中断，没有电压骤降、谐波、电压波动的影响等。而依赖传统的供电技术难以满足用户的这些特殊要求，这就需要应用DFACTS技术对各种电能质量问题进行有效地控制。电能质量控制是DFACTS技术的一种主要的应用领域，鉴于此，有人将其称为定制电力技术。柔性配电技术3PartDFACTS技术在智能配电网中的另一个应用领域是解决分布式电源(DER)并网问题。随着电力电子技术的迅猛发展，电力电子器件容量不断增大，成本逐步降低，DFACTS技术更加成熟可靠。而DFACTS设备的推广应用，将极大地推动智能配电网技术的发展。可以预见，将来DFACTS设备会象如今的变压器、开关设备一样，遍布智能配电网的各个环节。二是对有源配电网的潮流进行调节与控制，优化配电网潮流分布，提高配电网运行可靠性，减少损耗。一是提供动态无功补偿，克服风力发电、太阳能发电功率输出间歇性的影响，使配电网在最大程度地接纳风电、太阳能发电功率的同时，保证电压质量与稳定性;目前的技术发展4Part2011年5月3日,上海南汇柔性直流输电示范工程并网成功,两个换流站正式投入试运行。2011年6月,在该线路上开展了世界首次柔性直流输电系统的交流侧短路故障试验,在三相短路电压跌落90%、两相短路电压跌落50%的情况下,风电场母线电压保持稳定。试验结果表明,该工程可有效提升风电场低压穿越能力达50%以上。到目前为止,南汇风电并网性能优越,运行情况良好。目前的技术发展4Part上海南汇柔性直流输电工程的运行，还整合了我国优异电力装备制造业的上下游资源，带动了我国电力行业设计、安装、调试、管理等方面的水平，提高了我国在优异电力制造和工程实施的核心竞争力。同时，国家电网研发的柔性直流输电技术将有效打破国外垄断，并有望进军国际市场，与跨国公司ABB、西门子在海外市场展开竞争，实现技术、产业、市场的多重发展。目前的技术发展4Part2020年7月31日，由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程——乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(简称昆柳龙直流工程)提前实现阶段性投产。这是世界上第一条±800千伏特高压多端柔性直流输电“高速路”，横跨云南、贵州、广西、广东四省区，全长1452公里。它把世界第七大水电站——乌东德电站丰沛的水电源源不断送抵粤港澳大湾区电力负荷中心，为经济快速复苏的大湾区注入强劲的绿色动能。“昆柳龙”项目是世界首个特高压多端柔性直流输电工程。在输电技术领域的前沿探索上，中国已经立于世界之巅。THANKS