国网江苏电力建设吴江中低压直流配用电示范工程——攻关直流配电技术助力新能源高效消纳

发布时间：2024-11-25 00:16

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　　5月20日，国网江苏省电力有限公司在苏州召开吴江中低压直流配用电示范工程（以下简称“吴江工程”）庞东中心站的启动验收委员会，标志着吴江工程即将进入系统调试阶段。该工程建成后，将成为国内首个涵盖市政、工商、民用等多应用场景的中低压直流配用电系统。

　　作为国网江苏电力的能源技术智库，江苏电力科学研究院近年来持续开展直流配用电技术攻关和示范应用，大力推进直流装备“中国制造”、新能源高渗透灵活接入等技术攻关。年初以来，江苏电科院已建成南京虎桥变电站超级电容系统示范工程、镇江丹阳新农村高效柔性互联工程、吴江中低压直流配用电一期示范工程（以下简称“吴江一期工程”），正在开展南京配网台区柔性互联建设，创新探索电网向以新能源为主体的新型电力系统转型路径。

　　直流负荷日益增长

　　亟须发展高效直流配用电技术

　　直流供电的方式其实一直存在于我们的生产、生活中，比如虽然手机、平板电脑的充电电源是交流电，但它们的内部均采用低压直流供电。随着大型数据中心、新能源汽车充换电站、通信设备等直流负荷的日益增长，当前电网负荷的直流特征也愈发凸显。

　　3月15日，中央财经委员会第九次会议对碳达峰、碳中和作出了进一步部署，明确了实现碳达峰、碳中和战略目标的基本思路和主要举措，强调要构建以新能源为主体的新型电力系统。这为我国能源发展提供了根本遵循、指明了前进方向。从新能源涉及的产业看，新型电力系统更多以风电、光伏发电为主导增量，其随机性、波动性、间歇性将对现有电网系统产生深远影响；而新能源发电通过多级电力电子变换装置接入交流电网，不仅降低了系统整体能效，而且会造成电能质量和供电可靠性的下降。因此，构建高效、低耗、可靠的直流配用电系统成为实现直流型源荷高效匹配的重要途径。

　　“直流配用电技术可以提升新能源的消纳水平，提高电网运行效率。开展相关的研究与应用，能够助推新能源在电网高比例消纳和高效利用。” 江苏电科院输变电中心主任杨景刚说，“此外，为满足用户的多元化接入需求，我相信交直流混合配电网在未来一段时间将会长期存在，这也是目前配用电侧最为合适的发展模式。”

　　推进工程落地

　　助力城市能源互联网建设

　　目前，江苏电科院正深挖直流配用电领域，联合业内的数家企业研制了直流变压器、直流断路器等27项关键装备及15种直流家电。在全力开展国家重点研发计划“中低压直流配用电系统关键技术及应用”项目研究的同时，江苏电科院把科研成果应用到实际中，2018年6月起在苏州市推进吴江工程建设，促进分布式新能源高效并网、电能高效利用。

　　“为了使中低压直流配电网在苏州落地，我们跑遍了苏州的5区4市，拜访了所有具有直流供电潜力的用户，就是为了让大家能享受到直流电节能、稳定的好处。”江苏电科院总工程师袁宇波回忆道。

　　2020年，相关研究工作加速推进。年初，新冠肺炎疫情发生。为保障项目顺利实施，建设团队成员加班加点，在做好疫情防控的同时，通过视频会议的方式见证了十余种关键装备的出场试验，在系统规划、设备标准等方面与设计单位开展了十数次交流讨论。经过多方努力，吴江一期工程于今年3月建成，二期工程计划8月建成。

　　据了解，吴江工程整体采用两端环形拓扑，配置了8台直流断路器、82台直流负荷开关以及14台直流变压器，接入6370千瓦光伏、1000千瓦时储能，直流负荷容量高达10540千瓦。工程建成后将成为国内外规模最大、应用场景最多、技术种类最全的直流配网工程，有力支撑直流配网生态构建及城市能源互联网建设实践。

　　多地示范应用

　　破解难题提升电能质量

　　在吴江工程建设期间，针对相关技术和设备缺少实证平台的问题，2020年7月，江苏电科院率先建成国内外系统规模最大、网架结构最灵活、试验能力最强的中低压直流配用电系统示范应用工程——江苏电科院中低压直流试验平台，开展直流配网关键设备入网测试、电力电子等新技术的研发，打造新技术“试验田”和成果转化“孵化器”。

　　除此之外，江苏电科院还在江苏省多地开展了直流配用电技术的应用建设，旨在解决传统交流电网难以克服的难题。

　　南京江北新区作为江苏省唯一的国家级新区，是江苏对接“一带一路”倡议和长江经济带发展战略的重要支撑点，用电负荷增长快，对供电可靠性要求高。110千伏虎桥变电站邻近长江沿岸、靠近南京科技创新总部大厦，主要供电客户为大型写字楼、高新技术研创园、自贸区等，对供电可靠性的要求尤其高。

　　2月7日，国网江苏电力自主研制的变电站超级电容微储能装置在虎桥变电站投运。自其投运以来，虎桥变电站供电电压合格率始终保持在100%，谐波含量降低15.6%，电压闪变现象也得到根本抑制，为提升南京江北国家级开发区电能质量和供电可靠性发挥了重要作用。

　　乡镇是江苏分布式光伏发电建设的主战场。随着碳达峰、碳中和的不断推进，分布式光伏电站大量建设，新能源汽车下乡，乡镇地区配电网运行面临台区功率倒送及供电容量不足的问题。而传统增容改造存在投资大、线路通道不足、平均负载率更低、系统损耗增大等突出问题，乡镇配网运行管理面临新挑战。

　　4月9日，由江苏电科院自主研发的新农村高效柔性互联系统在丹阳市司徒镇落地应用。该系统通过交-直-交电力电子变换，实现了不同的交流片区或台区在直流侧的柔性合环操作。此外该装置可实现配网潮流柔性调控和故障毫秒级恢复，为乡村振兴提供了优质电力保障。

　　汇聚多方力量

　　组建直流配用电技术联盟

　　近年来，国网江苏电力在直流配用电技术研究、装备研发、安全高效用电及政策法规方面开展了大量工作，在此过程中与直流配用电技术相关单位开展了广泛交流，初步建立了合作模式。

　　为了推进直流配用电技术的发展，进一步营造直流配用电技术生态圈，3月25日，由国网江苏电力主办、江苏电科院承办的直流配用电技术联盟成立大会在南京召开。这是国内首个直流配用电技术联盟，共有来自北京、天津、西安、上海等地的48家单位加入联盟。

　　“国网江苏电力在直流配用电领域开展了大量工作，取得了良好成效。建议联盟各成员单位加强沟通、通力合作，借助联盟平台实现产、学、研、用多领域技术交流，推动能源生产和利用方式的历史变革，为中国能源发展迈入全新的发展阶段贡献力量。”国家工业和信息化部产业发展促进中心智能电网技术与装备专家委员会主任刘建明说。

　　在营造国内相关产业良好科研氛围的同时，国网江苏电力坚持推动我国电力科技成果“走出去”。江苏电科院在直流配电技术领域取得的成果不仅在国内得到了广泛好评，目前该院还牵头编制5项国际标准，2项专利已进入PCT申请阶段。

　　在联盟筹备期间，国际电工技术委员会（IEC)官网首页推出《IEC发布低压直流技术报告》的专题报道，深度解读江苏电科院主导编制的IEC标准《低压直流系统-标准电压和电能质量要求评估》，并对该标准给予高度评价。

　　“我们花了3年多的时间，与俄罗斯、法国等20多个国家的代表深度沟通，现在终于实现了这项标准的发布。”IEC低压直流配网工作组召集人、标准牵头人、江苏电科院高级专家袁晓冬表示，“得到IEC官方的推广，证明我国在低压直流配电领域的探索已经走在了世界前列。为实现碳达峰、碳中和目标，我们还将在这一领域做更多探索和努力。”

　　（江苏电科院供图）

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