5月20日，國網江蘇省電力有限公司在蘇州召開吳江中低壓直流配用電示范工程（以下簡稱“吳江工程”）龐東中心站的啟動驗收委員會，標志著吳江工程即將進入系統(tǒng)調試階段。該工程建成后，將成為國內首個涵蓋市政、工商、民用等多應用場景的中低壓直流配用電系統(tǒng)。
作為國網江蘇電力的能源技術智庫，江蘇電力科學研究院近年來持續(xù)開展直流配用電技術攻關和示范應用，大力推進直流裝備“中國制造”、新能源高滲透靈活接入等技術攻關。年初以來，江蘇電科院已建成南京虎橋變電站超級電容系統(tǒng)示范工程、鎮(zhèn)江丹陽新農村高效柔性互聯工程、吳江中低壓直流配用電一期示范工程（以下簡稱“吳江一期工程”），正在開展南京配網臺區(qū)柔性互聯建設，創(chuàng)新探索電網向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉型路徑。
直流負荷日益增長
亟須發(fā)展高效直流配用電技術
直流供電的方式其實一直存在于我們的生產、生活中，比如雖然手機、平板電腦的充電電源是交流電，但它們的內部均采用低壓直流供電。隨著大型數據中心、新能源汽車充換電站、通信設備等直流負荷的日益增長，當前電網負荷的直流特征也愈發(fā)凸顯。
3月15日，中央財經委員會第九次會議對碳達峰、碳中和作出了進一步部署，明確了實現碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標的基本思路和主要舉措，強調要構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這為我國能源發(fā)展提供了根本遵循、指明了前進方向。從新能源涉及的產業(yè)看，新型電力系統(tǒng)更多以風電、光伏發(fā)電為主導增量，其隨機性、波動性、間歇性將對現有電網系統(tǒng)產生深遠影響；而新能源發(fā)電通過多級電力電子變換裝置接入交流電網，不僅降低了系統(tǒng)整體能效，而且會造成電能質量和供電可靠性的下降。因此，構建高效、低耗、可靠的直流配用電系統(tǒng)成為實現直流型源荷高效匹配的重要途徑。
“直流配用電技術可以提升新能源的消納水平，提高電網運行效率。開展相關的研究與應用，能夠助推新能源在電網高比例消納和高效利用。” 江蘇電科院輸變電中心主任楊景剛說，“此外，為滿足用戶的多元化接入需求，我相信交直流混合配電網在未來一段時間將會長期存在，這也是目前配用電側最為合適的發(fā)展模式。”
推進工程落地
助力城市能源互聯網建設
目前，江蘇電科院正深挖直流配用電領域，聯合業(yè)內的數家企業(yè)研制了直流變壓器、直流斷路器等27項關鍵裝備及15種直流家電。在全力開展國家重點研發(fā)計劃“中低壓直流配用電系統(tǒng)關鍵技術及應用”項目研究的同時，江蘇電科院把科研成果應用到實際中，2018年6月起在蘇州市推進吳江工程建設，促進分布式新能源高效并網、電能高效利用。
“為了使中低壓直流配電網在蘇州落地，我們跑遍了蘇州的5區(qū)4市，拜訪了所有具有直流供電潛力的用戶，就是為了讓大家能享受到直流電節(jié)能、穩(wěn)定的好處。”江蘇電科院總工程師袁宇波回憶道。
2020年，相關研究工作加速推進。年初，新冠肺炎疫情發(fā)生。為保障項目順利實施，建設團隊成員加班加點，在做好疫情防控的同時，通過視頻會議的方式見證了十余種關鍵裝備的出場試驗，在系統(tǒng)規(guī)劃、設備標準等方面與設計單位開展了十數次交流討論。經過多方努力，吳江一期工程于今年3月建成，二期工程計劃8月建成。
據了解，吳江工程整體采用兩端環(huán)形拓撲，配置了8臺直流斷路器、82臺直流負荷開關以及14臺直流變壓器，接入6370千瓦光伏、1000千瓦時儲能，直流負荷容量高達10540千瓦。工程建成后將成為國內外規(guī)模最大、應用場景最多、技術種類最全的直流配網工程，有力支撐直流配網生態(tài)構建及城市能源互聯網建設實踐。
多地示范應用
破解難題提升電能質量
在吳江工程建設期間，針對相關技術和設備缺少實證平臺的問題，2020年7月，江蘇電科院率先建成國內外系統(tǒng)規(guī)模最大、網架結構最靈活、試驗能力最強的中低壓直流配用電系統(tǒng)示范應用工程——江蘇電科院中低壓直流試驗平臺，開展直流配網關鍵設備入網測試、電力電子等新技術的研發(fā)，打造新技術“試驗田”和成果轉化“孵化器”。
除此之外，江蘇電科院還在江蘇省多地開展了直流配用電技術的應用建設，旨在解決傳統(tǒng)交流電網難以克服的難題。
南京江北新區(qū)作為江蘇省唯一的國家級新區(qū)，是江蘇對接“一帶一路”倡議和長江經濟帶發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐點，用電負荷增長快，對供電可靠性要求高。110千伏虎橋變電站鄰近長江沿岸、靠近南京科技創(chuàng)新總部大廈，主要供電客戶為大型寫字樓、高新技術研創(chuàng)園、自貿區(qū)等，對供電可靠性的要求尤其高。
2月7日，國網江蘇電力自主研制的變電站超級電容微儲能裝置在虎橋變電站投運。自其投運以來，虎橋變電站供電電壓合格率始終保持在100%，諧波含量降低15.6%，電壓閃變現象也得到根本抑制，為提升南京江北國家級開發(fā)區(qū)電能質量和供電可靠性發(fā)揮了重要作用。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)是江蘇分布式光伏發(fā)電建設的主戰(zhàn)場。隨著碳達峰、碳中和的不斷推進，分布式光伏電站大量建設，新能源汽車下鄉(xiāng)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)配電網運行面臨臺區(qū)功率倒送及供電容量不足的問題。而傳統(tǒng)增容改造存在投資大、線路通道不足、平均負載率更低、系統(tǒng)損耗增大等突出問題，鄉(xiāng)鎮(zhèn)配網運行管理面臨新挑戰(zhàn)。
4月9日，由江蘇電科院自主研發(fā)的新農村高效柔性互聯系統(tǒng)在丹陽市司徒鎮(zhèn)落地應用。該系統(tǒng)通過交-直-交電力電子變換，實現了不同的交流片區(qū)或臺區(qū)在直流側的柔性合環(huán)操作。此外該裝置可實現配網潮流柔性調控和故障毫秒級恢復，為鄉(xiāng)村振興提供了優(yōu)質電力保障。
匯聚多方力量
組建直流配用電技術聯盟
近年來，國網江蘇電力在直流配用電技術研究、裝備研發(fā)、安全高效用電及政策法規(guī)方面開展了大量工作，在此過程中與直流配用電技術相關單位開展了廣泛交流，初步建立了合作模式。
為了推進直流配用電技術的發(fā)展，進一步營造直流配用電技術生態(tài)圈，3月25日，由國網江蘇電力主辦、江蘇電科院承辦的直流配用電技術聯盟成立大會在南京召開。這是國內首個直流配用電技術聯盟，共有來自北京、天津、西安、上海等地的48家單位加入聯盟。
“國網江蘇電力在直流配用電領域開展了大量工作，取得了良好成效。建議聯盟各成員單位加強溝通、通力合作，借助聯盟平臺實現產、學、研、用多領域技術交流，推動能源生產和利用方式的歷史變革，為中國能源發(fā)展邁入全新的發(fā)展階段貢獻力量。”國家工業(yè)和信息化部產業(yè)發(fā)展促進中心智能電網技術與裝備專家委員會主任劉建明說。
在營造國內相關產業(yè)良好科研氛圍的同時，國網江蘇電力堅持推動我國電力科技成果“走出去”。江蘇電科院在直流配電技術領域取得的成果不僅在國內得到了廣泛好評，目前該院還牽頭編制5項國際標準，2項專利已進入PCT申請階段。
在聯盟籌備期間，國際電工技術委員會（IEC)官網首頁推出《IEC發(fā)布低壓直流技術報告》的專題報道，深度解讀江蘇電科院主導編制的IEC標準《低壓直流系統(tǒng)-標準電壓和電能質量要求評估》，并對該標準給予高度評價。
“我們花了3年多的時間，與俄羅斯、法國等20多個國家的代表深度溝通，現在終于實現了這項標準的發(fā)布。”IEC低壓直流配網工作組召集人、標準牽頭人、江蘇電科院高級專家袁曉冬表示，“得到IEC官方的推廣，證明我國在低壓直流配電領域的探索已經走在了世界前列。為實現碳達峰、碳中和目標，我們還將在這一領域做更多探索和努力。”
?。ńK電科院供圖）
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