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解析微网路由器电气结构 分析其作用

北极星智能电网在线  来源:亮报  作者:潘宏娟  2019/1/23 8:50:14  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:生产、生活中时时刻刻离不开电。在用电过程中,你是否有时会觉得多种电压太麻烦,停电故障太突然?真希望电网有更多智慧,能够实现智能调控、严把质量、预判故障。微网路由器可以实现多种问题一次解决。它是江苏同里新能源小镇的核心部件,能同时实现直流、交流两种电流的变压功能,负责新能源小镇的电能中转。

微网路由器有什么作用?

微网路由器学术名称叫电力电子变压器,可以实现多种电压等级与交直流电源之间的自由变换。微网路由器和我们平时使用的路由器有什么区别呢?普通的路由器分发出来的是信号,微网路由器分发的是能源。微网路由器能够对不同类型的电流电压进行分配。

微网路由器有380伏、10千伏两个交流电端口,±750伏、±375伏两个直流电端口,4个端口可进可出,可以随意对接转换。网内实现智能控制,任何一个端口出现故障都不影响其他端口继续工作,输出电压稳定,故障率低。

未来电网将有大量的可再生能源以及储能设备接入,大量可再生能源接入电网后,会带来一系列的调控问题。微网路由器架起了多电压等级、交直流混合系统的桥梁,能够灵活、精确地控制微网间功率的双向流动,解决分布式能源接入和利用的一系列问题。可以说,微网路由器是多系统连接的“立交桥”,也是能量流动的“指挥官”。通过微网路由器,可以实现分布式电源与用电直接连接,降低能源转化消耗,提高能源利用率。微网路由器可将江苏同里园区的清洁能源消纳率提升到100%,综合能效提升6%。

微网路由器容量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。

微网路由器体现了哪些创新性?

01提供不同电压等级、交直流混合的开放平台,实现了分布式能源和负荷的灵活接入与信息共享。

02通过微网路由器多端口协调控制,优化系统运行,实现了多个微网间能量的柔性分配和分布式能源的高效消纳。

03提升能效,减少能量变换层级,降低转换损耗,提升传输效率,促进区域内分布式能源的多能互补,提升了系统综合能效。

微网路由器的电气结构是什么?

微网路由器电气部分包括:阀塔(1号和2号)、控制柜、固态开关(±750伏和±375伏)、端口模块(±750伏和±375伏)、内冷机、交流开关柜、充电模块等。

阀塔:电量变换核心,负责将10千伏交流电压变换成±750伏直流、±375伏直流和380伏交流等不同的电压等级,具备能量双向流动的能力。

固态开关:直流端口保护装置,端口发生直流短路故障时切断故障电流,切断电流能力达到6000安培以上,响应速度达到百微秒级别。

端口模块:真双极母线,两极可分别独立运行且具备故障电流切断能力,可靠性高,电能转换效率高。

【延伸阅读】

直流电与交流电

电力技术的发展从直流电开始,早期直流输电直接从直流电源送出,发电、输电、用电都是直流电。随着三相交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展,发电、用电领域很快被交流电取代。同时,由于变压器能够方便地改变交流电压,从而使交流输电和交流电网迅速发展。

在输电领域,如远距离海底电缆或地下电缆输电,不同频率电网之间的联网或送电等,直流有交流所不能取代的特性。随着电力电子、微电子、计算机控制、绝缘新材料、超导等技术发展,促进了直流输电技术的进一步应用。

很多新能源发电如磁流体发电、太阳能发电、燃料电池和热核聚变直接发电时,产生的电能均为直流电。很多家用电器,如手机、电脑、电视使用的都是直流电,空调、电冰箱、洗衣机等变频设备,虽然使用的是交流电,但是均有直流环节,通过直流供电更加节能。

【面对面】

张宸宇:设计师,博士,高级工程师,就职于江苏电力科学研究院。长期从事微电网电能质量治理、新能源电力电子接口并网、电能质量大数据等专业。

《亮报》:您是否可以解释一下微网路由器中微网的概念?

设计师:微网也就是微电网。微电网是由分布式电源、储能装置、能量变换装置,以及监控装置、保护装置构成的小型发配电系统。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的系统,既可以与配电网并网运行,也能以孤立电网形式独立运行。

《亮报》:微网路由器在设计时有哪些关键环节?

设计师:最关键的环节是提高整机的电能转换效率。95%是电能转换效率的临界点,同里微网路由器的目标是96%。设计、调试人员把样机的36个模块拆分,将上千个电子元件进行逐个测试,再组装起来测试,选取最优参数。单测的参数在组装后会有变化,而且无规律,需要反复测试。最终找到了合适的电力电子器件开关频率和谐振电容、电感参数,样机综合效能达到96%以上。整个工作持续了2个月。

转换效率提高1个百分点到底能节约多少电呢?对于3兆瓦路由器来说,全年满负荷运转可节约50多万千瓦时,相当于节约220吨标煤。

《亮报》:微网路由器重要的设备有哪些?

设计师:重要设备是阀塔内部的功率子模块,微网路由器内部有两个阀塔,分别将10千伏转变成+750伏和-750伏,每个阀塔上各有18个功率子模块,整机共有36个功率子模块。其中有30个功率子模块处于运行状态,6个功率子模块处于冗余热备用状态,全部30个功率模块(每个100千瓦)共同组成了整机的3000千瓦(即3兆瓦)。

部分内容来源于《中国电力百科全书》(第三版)。


原标题:微网路由器:能源“立交桥”

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