Page 19 - 电力与能源2021年第二期

郭 沛: 面向中压配电网直流代替交流的典型应用场景分析 1 7
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对比如图 7 所示, 此时所承载的负荷容量也得到 大改善这些问题 [ 10 ] 。
3.1 案例仿真
了大 幅 提 升, 从 1500kVA 提 升 到 了 10000
kVA , 极大地改善了偏远地区用户的用电质量, 针对含有大量分布式电源接入的情形, 本文
并提高了供电容量。 采用一种典型的手拉手式两端配电网结构, 如图
8 所示。
在图8 中, 左右两个交流电源采用110kV 电
压等级, 通过变压器降压到 10kV 交流电, 再通
过整流器变为 7.5kV 的直流电, 左右两侧的电

压源、 变压器、 整流器, 以及母线参数均保持一致。
在此场景下, 有直流负荷与交流负荷交替出现的
图 6 偏远地区场景下两种结构电压标幺值对比图
情况, 同时分布式电源也有交流与直流两种模式
同时存在。在此种结构下, 直流负荷和直流式的
分布式电源接入电网将更加方便, 可以省去大量
电力电子器件, 从而节省大量设备成本。同时, 通
过换流装置接入的交流负荷虽然增加了一些换流
设备, 但是负荷的电能质量可以得到提升, 所能承
载的负荷功率也能得到大幅提高。综合整个配电
网而言, 会比传统的纯交流配电网拥有更好的电
能质量, 也可提升用户的用电可靠度 [ 11-14 ] 。随着
电力电子技术的发展, 该方案的经济性也能得到
图 7 偏远地区场景下两种结构所能承载负荷功率对比
2.2 交直流经济性对比 进一步提高。
该场景的各类设备单价与表 1 一致, 而设备
数量、 线缆长度、 负荷功率等不一致, 其经济性比

较如表 2 所示。
3 促进分布式新能源消纳的应用场景

绿色经济的提出, 促使了各类新能源发电快
速发展, 部分地区安装了大量分布式新能源装置, 图 8 有分布式电源大量接入的交直流混联配网结构
包括风电、 光伏发电与蓄电池等。这些新能源设 3.2 经济性对比
备有的是交流, 有的是直流, 并且都需要接入配电 各个设备的成本单价与表 1 一致, 该结构的
网。如果接入传统的交流网络则需要大量的电力 建设投资成本统计数据如表 3 所示。在线路拓
电子设备, 不仅控制复杂、 维修不便且会造成建设 扑和电能 传 输 容 量 基 本 相 同 时, 由 于 各 类 电 力
成本过高。将交流配电网进行直流改造后, 将大 电子设备 的 造 价 比 较 贵, 交 直 流 混 联 配 网 的 投

表 2 长距离输电场景投资成本统计
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 25 MW 750 1000 元 / kW 25 MW 2500
330 元 / m 792 150 元 / m 150
交 / 直流电缆 400 元 / m 15km 600 220 元 / m 10km 220
200 元 / m 300 100 元 / m 100
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 10 MW 800 800 元 / kW 20 MW 1600
总计 3263 4865