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4 地下工程中直流微网供电方式
直流电力系统类型主要分为集中供电方式和分布式供电方式。目前分布式供电方式发展越来越迅速,以其高可靠性正逐步取代集中供电方式,在地下工程中这两种供电方式均可以被采用,下面分析这两种供电方式的具体形式和主要特点。
4.1 集中供电方式
集中供电系统是将包括PEMFC、液流电池、超级电容、锂电池、直流斩波变换器和配电屏等相关的直流电源设备安装在供电室。
这种结构中既有外部电源又有内部备用新能源电站,内外电源一般分列运行,将动力与通信、照明负荷分别接在不同的母线段上供电。分列运行的优点是操作简单,减少了误操作的可能性。
对一级负荷主要采用Ⅲ段和Ⅳ段母线的双电源负荷侧自动切换的供电方式,采用这种双电源自动切换措施,能够较好地保证一级负荷对供电可靠性的要求,对二级负荷采用Ⅲ段和Ⅳ段母线的双电源负荷侧手动切换的供电方式,能够满足二级负荷一定的可靠性要求,当电源容量不足时自动切除三级负荷。
4.2 分布式供电方式
分布式供电方式的运行方式与集中式供电方式大致相同,如图4所示,都采用双电源分列运行、单母线分段接线方式,一级负荷在Ⅰ段母线和Ⅱ段母线的双电源负荷侧实现自动切换,同时备用新能源电源在双电源负荷侧自动切换的供电措施;二级负荷在Ⅰ段母线和Ⅱ段母线的双电源负荷侧实现手动切换,且在备用新能源电源双电源负荷侧手动切换;三级负荷在备用新能源容量充足时手动切换为其提供电能,在系统容量不足时将三级负荷手动切除。
当对负载进行独立供电时,各组负载均拥有独立的电源转换单元和电源控制单元,由于系统的规模相对较小,而且负载情况基本上已给出,对于系统的稳定性设计以及故障的隔离都比较方便,但是在散热处理以及负载的扩充方面存在不足;当对负载集中供电时,同一个电源向不同的负载传输电能,电源不能够灵活地进行扩充,线路上的损耗也比较大,然而在稳定性设计方面却比较简单。
总体来说,分布式供电在可靠性和优化设计方面比集中供电要好,合理地选择电源和布线方案,更有利于提高地下工程供电系统的利用率和安全稳定性。
5 结语
本文通过对比分析交流微网、直流微网以及交直流混合微网的优缺点,指出了直流微网应用于地下工程中的优越性;通过分析不同新能源电源的供电特性结合地下工程的自身特点列举了可用于地下工程的分布式电源,包括燃料电池、液流电池、超级电容、锂电池等;根据直流微网的供电结构提出了集中供电和分布式供电两种供电方式。
当前直流微网尚未投入实际应用,其并网控制技术、接地保护技术以及故障诊断技术等还不够成熟,电能质量和系统稳定性还需继续提高,应用于地下工程也有待于进一步实践和论证。
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