Page 18 - 电力与能源2021年第二期

1 6 6 郭 沛: 面向中压配电网直流代替交流的典型应用场景分析

元 / m , 15kV 直流电缆的造价约是 100 元 / m ; 对
于向低压侧负荷供电的线路, 交流电缆的造价约
是 200 元 / m , 7.5kV 直 流 电 缆 的 造 价 约 是 100
元 / m , 15kV 直流电缆的造价约是 100 元 / m 。
在 7.5kV 与 15kV 电压等级的直流断路器
价格约为 45 万元 / 台和 70 万元 / 台, 而交流断路
器约为2 万元 / 台。 7.5kV 及15kV 直流变压器
造价约为 50 万元 / 台和 85 万元 / 台, 而交流变压
器在容量为 1 MW 时, 价格约为 15 万元 / 台。应
用于 中 压 配 电 网 的 逆 变 器 与 断 路 器, 价 格 约 为
800元 / kW 。该城市重点负荷场景的投资成本比
较如表 1 所示 [ 8 ] 。
图 4 偏远地区长距离交流供电线路拓扑图
2 改善长线路末端低电压的应用场景

我国城镇化进程迅速, 但是依然拥有大量农
村人口, 偏远农村虽然平常用电较少, 但是夏天用
电高峰或者节假日用电量急剧上涨, 传统的配电
网往往无法保证用户的用电质量。对偏远地区长
距离输电进行直流改造, 对改善居民生活, 提高人
民幸福感具有现实意义 [ 9 ] 。
2.1 案例仿真
偏远地区长距离交流供电线路的主要问题为
输电距离过长导致电压跌落过大, 并且输送容量
受限, 因此将部分线路改为直流线路。原有交流
拓扑图中的 AC 电源为 110kV , 经过变压器降压
为 10kV , 线路长度原为 15km , 改造后变为 10
km , 用户的负荷设为 8000kVA 。交流供电线路
的拓扑结构如图 4 所示。将划圈部分线路改为直
流, 拓扑结构如图 5 所示。
图 5 偏远地区交直流混联结构拓扑图
将连接偏远地区的负荷线路 改 换 成 直 流 之
远距离节点处的电压水平达到电能要求, 则该节
后, 电压等级得到明显回升, 在可允许的偏差内,
点所接负荷最多为 1500kVA , 而改用交直流混
可以接入更大的负荷, 改善了村民的用电质量。
偏远地区场景下两种供电结构电压标幺值对 联结构后, 负荷可以达到 10000kVA 。
偏远地区场景下两种结构所能承载负荷功率
比图如图 6 所示。如果要使原有纯交流配电网在
表 1 城市重点负荷场景投资成本统计
传统交流 直流改造后
项目
单价 数量或规格 总价 / 万元 单价 数量或规格 总价 / 万元
变电站 / 换流站 300 元 / kW 60 MW 1800 1000 元 / kW 60 MW 6000
330 元 / m 82.5 150 元 / m 24
交 / 直流电缆 400 元 / m 2.5km 100 220 元 / m 1.6km 35.2
200 元 / m 50 100 元 / m 16
交 / 直流断路器 2 万元 / 台 3 台 6 45 万元 / 台 3 台 210
交 / 直流变压器 15 万元 / 台 1 台 15 50 万元 / 台 1 台 85
整流器 / 逆变器 800 元 / kW 30 MW 2400 800 元 / kW 20 MW 1600
总计 4453.5 7970.2