科学研究 

交直流微电网技术与示范

项目意义


随着“双碳”行动的不断深入,多种形式的分布式可再生能源迅速发展。高比例可再生能源、电力电子装备以及新型负荷的接入给电力系统的高效稳定运行带来了巨大挑战,电源与负荷的双向时空随机波动,使得系统的平衡与协调控制变得越来越困难和复杂。


交直流混合微电网柔性互联技术的发展,可以根据多种电源及负载接入的需要将多个交流或者直流网络通过灵活的方式连接起来,形成点对点、环网、手拉手、并供等形态,这种多端柔性互联本质上改变了配电网络的原有形态和连通能力,带来了良好的网络连通性以及各种交直流电源和负荷接入的灵活性,并且增强了电网对随机波动的控制能力。另一方面,不同区域直流网络与交流系统之间,可以通过柔性互联装置进行相互之间的潮流协调控制,可赋予系统更大时空范围的多区域互联和功率均衡能力,充分释放配网的供电潜力、提高分布式可再生能源消纳能力。


项目目标


开展交直流微网柔性互联研究,突破高随机性下分布式交直流系统的稳定可控、优化运行、互动互联关键技术,完成兆瓦级以上光储直柔接入设备和新型柔性互联设备研发;结合安徽合肥长丰整县光伏示范,在下塘工业园区能源工业互联网建设开展工程示范,为整县万点以上的光伏接入系统提供边缘侧智能终端和云端管控平台。


开展下塘工业园区能源工业互联网的园区级试点应用,大力开发园区内风、光等可再生能源资源,优化园区新能源电力供应路径,提升互联互济能力,提升可再生能源电力消纳能力,打造园区分布式智慧电网。助力园区节能降碳的有益探索,为能源综合改革提供技术解决方案。


项目实施内容


(1)建设高效的光储直柔微网群。

结合下塘工业园现有网络结构,在推进光伏、储能建设的基础上,采用光储直柔一体化微网方案,建设高效的光储直柔微网群。通过直流微网集成分布式光伏、储能和可调节负荷,利用超高功率密度的光储直柔变换设备,实现一体化的高效柔性控制,有效破解工业园区电力系统在大规模发展可再生能源所面临的光电安装空间小和点多面广、难以调控等难题,并可显著改善系统性能,提高用户供电品质和安全性。


(2)建设灵活的交直流互联网络。

优化微电网结构,创新建设交直流柔性互联网络,进一步提高电网调节的灵活性和可靠性。以用户微电网为主,结合多电压等级交直流互联实现用户微电网群、充电站、集中式新能源及集中式储能的各层级连接。通过灵活的交直流互联网络实现内部分布式新能源、分布式储能和可调节负荷的直接互联互通、实时调控,实现余缺互济,在更大的时空范围均衡不同类型分布式能源、负荷及微网需求波动,实现可再生能源更广范围的分散接入与波动均担,最大程度实现新能源电力就地消纳;并通过多个交直流微网互联,显著提高系统故障时的可靠性和转供能力,提升园区在极端事件下的生存能力。


(3)打造先进、安全的共享储能。

通过合理配置共享储能,作为外部电网的有效补充,构建源网荷储一体化园区,优化园区整体用能曲线,增加园区新能源消纳弹性,提升园区用电的可靠性。


(4)开拓创新的园区能源服务模式。

通过能源服务方式与园区企业签订合同,利用新建的微网群和交直流网络,为用户提供高效、可靠、优质的能源服,建立用户之间电能互济联络通道,大幅提升用能效率和经济性,促使能源消费者成为“生产投资型消费者”,提高自建新能源积极性。同时为企业提供节能诊断服务,通过采集企业用能数据,分析用能结构以及用能特点,链接节能服务机构、高校及科研院所等社会资源,“一企一策”对企业进行节能诊断、提供节能方案、实施节能改造服务。

下塘工业园区交直流微网示范




项目负责人简介:孔力

教授 研究员 博导


曾任中国科学院电工研究所所长、中国科学院计划财务局局长、中国可再生能源学会副理事长等职。现任中国科技大学碳中和研究院副院长、中科院电工研究所学委会主任、中国可再生能源学会监事长、IEEE-PES(中国)储能技术委员会副主席、CIRED中国委员会委员等职务。

主持国家重点研发计划项目、中科院战略性先导专项课题等多项国家及省部级重要项目。主要研究交直流微电网技术、新能源综合利用技术、交直流可再生能源接入技术等。在发展光伏发电系统能量变换技术、独立运行大型光伏电站以及分布式电网、微电网方面做出了重要贡献,主持并完成了我国首座百千瓦级大型光伏电站、国内首台工程化电力电子变压器及其组网的交直流系统工程,获2020年中国电机工程学会科技进步一等奖、2020年中国机械工程科技进步一等奖、2021年北京市科技进步一等奖等奖项。2022年2月当选中国可再生能源学会首批会士。