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在采用电压源换流器进行互联时,直流与交流系统之间的接口设备应满足如下要求:
1)满足交直流系统之间双向能量交换需求。交直流系统之间的能量转换接口需要具备双向快速的能量转换能力,根据直流系统内部发电和用电平衡情况,实时调整接口输出/输入功率,当直流系统内部电力不足时从交流系统向直流系统馈入电力,而直流系统内部电力过剩时向交流系统送出电力,进而实现直流系统内部发供电的实时平衡,保障直流系统的电压稳定和安全可靠供电。
2)具备交直流系统间良好的故障隔离功能。交直流系统互联后的供电可靠性应比单一的交流供电系统更为可靠,在交流系统发生故障时,交直流系统间的接口设备应能迅速断开系统之间的联络,使故障不传递到直流系统侧;若直流系统内部发生故障,接口设备应能立刻断开连接,确保交流系统不受直流系统内部故障的影响,进而提升供电可靠性。
4.江苏直流试验示范系统供电方案分析
为实现分布式光伏等直流电源的直接并网,江苏电科院牵头开展了多源分布式新能源直流供电技术科技攻关,建设了包含风光储及多类型直流负载的实验室直流供电系统,为直流供电技术研究提供了试验平台。同时,开展了南京城网直流供电系统的预研,制定了南京城网直流供电系统建设方案,推进了直流供电系统在江苏电网的应用。
4.1江苏电科院直流供电系统
实验室验证系统由分布式新能源发电系统、储能系统、直流负载、监控系统和能量管理系统组成。其中,分布式新能源发电系统包括140kW光伏发电系统、40kW风力发电系统,储能系统包括100kW/75kWh磷酸铁锂储能、30kW超级电容储能,直流负载包括2×65kW可调负载、5kW电动汽车充电桩。
除此之外,还将进行部分新建和改造工作,新建部分内容包括380V直流母线系统(含固态开关)、LED等直流负载、直流监控系统及直流能量管理系统;改造部分内容包括已有的光伏/风电的直流接口系统、分布式新能源直流供电信息监控及能量管理系统。江苏电科院直流供电系统示意见图6。
江苏电科院直流供电系统与前期建成的交流供电系统通过250kW变换器实现有机结合,通过统一的能量管理系统,可以实现直流系统、交流系统之间的联合运行,能够为直流系统和交流系统的运行控制、试验检测等提供研究基础,为分布式新能源直流供电技术的研究提供支撑。
图6 江苏省电科院直流供电系统示意图
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