Page 8 - 电力与能源2022年第四期

2 8 8 徐立波, 等: 基于能量路由器的多站融合工程交直流配电系统

单一的交流配电系统已无法满足电源和负荷多样 1.2 数据中心站电源系统
化的需求, 多站融合工程构建交直流配电系统已 多站融合工程中的数据中心站多为边缘计算
成为重要的发展方向。 站, 级别可按 B 级考虑。 B 级数据中心站宜由双
近年来, 许多学者对直流配电系统及其在多 重电源供电 [ 23 ] 。传统的数据中心供电系统一般
站融合工程中的应用进行了研究。文献[ 15 ] 分析 采用“ 2N ” 架构, 即变压器、 配电柜和不间断电源
了不同交直流负荷构成条件下的交直流混合配电 ( UPS ) 采用双套配置, 投资造价高昂。考虑到多
与交流配电模式的经济性。文献[ 16 ] 提出与交流 站融合工程中, 数据中心紧邻变电站, 供电可靠性
配电网相比较, 直流配电网的传输容量大、 损耗 极高, 可采用一路市电和一路直流 240V 电源的
低, 随着电力电子技术的发展, 直流配电网存在较 供电方案, 节省配电设备造价的同时降低运行损
大的降价空间。文献[ 17 ] 研究了多类型分布式电 耗。此方案已在互联网公司和运营商的数据中心
源接入后, 在长期运行条件下低压直流配电网具 站点得到广泛应用, 特别适用于在多站融合工程
有经济性优势。文献[ 18 ] 针对直流配电网电压波 中推广。
动和功率协调问题, 说明了几种主流控制方法的 1.3 光伏电站电源系统

基本原理, 并阐明了其各自的优缺点。文献[ 19 ] 多站融合工程中的光伏电站一般为分布式,
提出了低压直流用电系统的拓扑结构,分析了单 可采用交流或直流并网。交流并网一般通过组串
极接线、 双 极 接 线 的 特 点 及 其 适 用 情 况。 文 献 式逆变器实现, 其容量在100kW 及以下时接入交
[ 20-21 ] 分析了多站融合工程中各站点的供电方 流380V ; 容量大于 100kW 时需接入交流 540V
式和负荷特性, 提出了交直流微电网供电系统的 或800 V 。由 于 多 站 融 合 工 程 交 流 电 压 通 常 为
框架结构。 10kV 和380V , 为节省配电变压器, 宜采用单台
目前, 现有文献虽然提出了在多站融合工程 容量不大于 100kW 的逆变器, 以接入交流 380V
中采用交直流配电系统实现多种电源与负荷的接 电网。
入, 但对于电源和负荷直流电压多样化的特点, 大 光伏电站直流并网时, 光伏组件可通过多个
多采用双极性接线或逐级降压的方案, 系统较为 双向 DC / DC 变换器模块并联与直流电网连接。
复杂、 供电效率和可靠性低。本文首先介绍多站 单台模块典型容量 50kW , 具备 MPPT 功能, 双
融合工程各站点对配电系统的要求, 提出利用能 侧直流电压可在 450~750V ( 典型值) 调节。
量路由器多端口电压输出的特点, 将其应用于多 1.4 储能电站电源系统
站融合工程交直流配电系统中, 以提高系统供电 储能电站可分为电网侧大容量储能和适用于
的可靠性和灵活性, 并对系统拓扑结构和运行模 光储充系统的分布式储能两种, 按容量区分, 一般
式, 以及能量路由器和储能变换器的工作模式和 分别属于中型储能电站和小型储能电站 [ 24 ] 。应
控制策略进行详细论述。 用于电网侧储能的变换器单套容量可达800kW ,
接入交流380V 系统; 应用于光储充系统的储能变
1 多站融合工程电源系统要求
换器可通过多套模块并联的方式接入交流 380V
1.1 变电站站用电的电源系统 系统, 单套典型容量为50kW 。
常规 220kV 及以下变电站通常设置 2 台站 分布式储能电站也可直流并网, 选用多个双
用变压器, 其电源从不同主变的低压母线分别引 向 DC / DC 变换器模块与直流电网连接, 单台模
接 [ 22 ] 。对于 多 站 融 合 工 程, 变 电 站 可 独 立 配 置 块典型容量 50kW , 具备电池管理系统( BMS ) 功
2 台站用变压器, 与其他站点配电系统相对独立, 能, 双 侧 直 流 电 压 可 在 450~750 V ( 典 型 值 )
也可与其他站点合并配置 2 台配电变压器。配电 调节。
变 压 器 的 容 量 应 根 据 各 站 点 的 合 计 计 算 负 荷 1.5 充电站电源系统

确定。 充电站中的交流( 慢充) 充电桩通常为7kW ,
当多站融合工程的配电系统接有储能时, 储 直流( 快速) 充电桩通常为 120kW 或 160kW 双
能可作为变电站全站失电后的应急电源, 体现了 枪, 60kW 或80kW 单枪, 接入交流380V 系统。

多站融合工程的融合优势。 充电站的直流( 快速) 充电桩也可接入直流系