解析微網路由器:負責新能源小鎮的電能中轉

來源:亮報

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關鍵詞:微網路由器 儲能分布式能源

    ?生產、生活中時時刻刻離不開電。在用電過程中,你是否有時會覺得多種電壓太麻煩,停電故障太突然?真希望電網有更多智慧,能夠實現智能調控、嚴把質量、預判故障。微網路由器可以實現多種問題一次解決。它是江蘇同里新能源小鎮的核心部件,能同時實現直流、交流兩種電流的變壓功能,負責新能源小鎮的電能中轉。


    微網路由器有什么作用?


    微網路由器學術名稱叫電力電子變壓器,可以實現多種電壓等級與交直流電源之間的自由變換。微網路由器和我們平時使用的路由器有什么區別呢?普通的路由器分發出來的是信號,微網路由器分發的是能源。微網路由器能夠對不同類型的電流電壓進行分配。


    微網路由器有380伏、10千伏兩個交流電端口,±750伏、±375伏兩個直流電端口,4個端口可進可出,可以隨意對接轉換。網內實現智能控制,任何一個端口出現故障都不影響其他端口繼續工作,輸出電壓穩定,故障率低。


    未來電網將有大量的可再生能源以及儲能設備接入,大量可再生能源接入電網后,會帶來一系列的調控問題。微網路由器架起了多電壓等級、交直流混合系統的橋梁,能夠靈活、精確地控制微網間功率的雙向流動,解決分布式能源接入和利用的一系列問題??梢哉f,微網路由器是多系統連接的“立交橋”,也是能量流動的“指揮官”。通過微網路由器,可以實現分布式電源與用電直接連接,降低能源轉化消耗,提高能源利用率。微網路由器可將江蘇同里園區的清潔能源消納率提升到100%,綜合能效提升6%。


    微網路由器容量3000千伏安,其中±750伏直流端口2200千伏安、±375伏直流端口300千伏安、380伏交流端口500千伏安。


    微網路由器體現了哪些創新性?


    01提供不同電壓等級、交直流混合的開放平臺,實現了分布式能源和負荷的靈活接入與信息共享。


    02通過微網路由器多端口協調控制,優化系統運行,實現了多個微網間能量的柔性分配和分布式能源的高效消納。


    03提升能效,減少能量變換層級,降低轉換損耗,提升傳輸效率,促進區域內分布式能源的多能互補,提升了系統綜合能效。


    微網路由器的電氣結構是什么?


    微網路由器電氣部分包括:閥塔(1號和2號)、控制柜、固態開關(±750伏和±375伏)、端口模塊(±750伏和±375伏)、內冷機、交流開關柜、充電模塊等。


    閥塔:電量變換核心,負責將10千伏交流電壓變換成±750伏直流、±375伏直流和380伏交流等不同的電壓等級,具備能量雙向流動的能力。


    固態開關:直流端口保護裝置,端口發生直流短路故障時切斷故障電流,切斷電流能力達到6000安培以上,響應速度達到百微秒級別。


    端口模塊:真雙極母線,兩極可分別獨立運行且具備故障電流切斷能力,可靠性高,電能轉換效率高。


    【延伸閱讀】


    直流電與交流電


    電力技術的發展從直流電開始,早期直流輸電直接從直流電源送出,發電、輸電、用電都是直流電。隨著三相交流發電機、感應電動機和變壓器的迅速發展,發電、用電領域很快被交流電取代。同時,由于變壓器能夠方便地改變交流電壓,從而使交流輸電和交流電網迅速發展。


    在輸電領域,如遠距離海底電纜或地下電纜輸電,不同頻率電網之間的聯網或送電等,直流有交流所不能取代的特性。隨著電力電子、微電子、計算機控制、絕緣新材料、超導等技術發展,促進了直流輸電技術的進一步應用。


    很多新能源發電如磁流體發電、太陽能發電、燃料電池和熱核聚變直接發電時,產生的電能均為直流電。很多家用電器,如手機、電腦、電視使用的都是直流電,空調、電冰箱、洗衣機等變頻設備,雖然使用的是交流電,但是均有直流環節,通過直流供電更加節能。


    【面對面】


    張宸宇:設計師,博士,高級工程師,就職于江蘇電力科學研究院。長期從事微電網電能質量治理、新能源電力電子接口并網、電能質量大數據等專業。


    《亮報》:您是否可以解釋一下微網路由器中微網的概念?


    設計師:微網也就是微電網。微電網是由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置,以及監控裝置、保護裝置構成的小型發配電系統。微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的系統,既可以與配電網并網運行,也能以孤立電網形式獨立運行。


    《亮報》:微網路由器在設計時有哪些關鍵環節?


    設計師:最關鍵的環節是提高整機的電能轉換效率。95%是電能轉換效率的臨界點,同里微網路由器的目標是96%。設計、調試人員把樣機的36個模塊拆分,將上千個電子元件進行逐個測試,再組裝起來測試,選取最優參數。單測的參數在組裝后會有變化,而且無規律,需要反復測試。最終找到了合適的電力電子器件開關頻率和諧振電容、電感參數,樣機綜合效能達到96%以上。整個工作持續了2個月。


    轉換效率提高1個百分點到底能節約多少電呢?對于3兆瓦路由器來說,全年滿負荷運轉可節約50多萬千瓦時,相當于節約220噸標煤。


    《亮報》:微網路由器重要的設備有哪些?


    設計師:重要設備是閥塔內部的功率子模塊,微網路由器內部有兩個閥塔,分別將10千伏轉變成+750伏和-750伏,每個閥塔上各有18個功率子模塊,整機共有36個功率子模塊。其中有30個功率子模塊處于運行狀態,6個功率子模塊處于冗余熱備用狀態,全部30個功率模塊(每個100千瓦)共同組成了整機的3000千瓦(即3兆瓦)。


    部分內容來源于《中國電力百科全書》(第三版)。


    (審核編輯: Doris)

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