CN113241758A - 一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法及*** - Google Patents

一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法及***，所述方法包括：台变低压侧出口设置多个交流负荷；将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；所述储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。

Description

一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法 及***
技术领域
本发明涉及低压交直流混合配电技术领域，更具体地，涉及一种平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的方法及***。
背景技术
配电台区是电力***的重要组成部分之一，直接影响地方经济发展和用户日常生活质量。现有低压台区大多采用单变压器，单线路供电的形式，可靠性较低，且各台区间供电独立，缺乏统一管控。在农村地区，随着美丽乡村的建设，政府打造乡村电气化工程的推进，接入公变容量开放增大，这些台区下属用户对供电可靠性的要求日益提高，原有的单电源供电已难以满足日益增长的用电容量和高可靠性需求。此外，同一片区因经济结构不同，常出现季节性负荷波动，由此导致台区负载率差异较大的问题，若盲目通过增容布点来解决，则该片区负载较轻台区的剩余容量仍未得到充分利用。且随着电动汽车充电站、数据中心、直流家电、通信设备等直流负荷的日益增长，以及光伏等直流分布式电源的高比例、大容量分散接入，当前配网源-荷-储直流特征愈发明显。直流分布式电源及负载的接入增加了电网的转换环节和并网难度，直接影响现有配电台区的电能质量和运行控制，同时降低***整体运行效率。部分台区居民光伏及大规模光伏的接入位置和容量不可控，会影响电能质量、功率波动，若不能解决高渗透率光伏的消纳问题，还将引起电量倒送。此外，大规模电动汽车无序接入还将引起配电台区及部分电源线路容量不足的问题，需投入大量资金进行增容扩建。
因此，需要一种技术，以实现对同一地区不同经济结构台区间负载率进行平衡。
发明内容
本发明技术方案提供一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法及***，以解决如何对同一地区不同经济结构台区间负载率进行平衡的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法，所述方法包括：
台变低压侧出口设置多个交流负荷；
将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；
将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；所述储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；
将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；
将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
优选地，还包括：将直流母线预留多个直流接口。
优选地，还包括：所述断路器为闭合状态。
优选地，还包括：台变低压侧出口预留多个交流接口。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计***，所述***包括：
初始单元，用于在台变低压侧出口设置多个交流负荷；
配置单元，用于将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；所述储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
优选地，所述配置单元还用于：将直流母线预留多个直流接口。
优选地，所述配置单元还用于：所述断路器为闭合状态。
优选地，所述配置单元还用于：台变低压侧出口预留多个交流接口。
本发明技术方案通过提供一种应用于低压配电台区柔性互联的结构拓扑，实现对同一地区不同经济结构台区间负载率进行平衡，本发明所提结构拓扑可应用于大规模充电桩接入、数据中心接入场景、应对“煤改电”等终端电气化率提升，季节性负荷波动及高渗透率分布式光伏接入台区的柔性互联，并在直流侧预留充电桩、光伏、储能接口；在***正常运行时，调节潮流，均衡负载，实现台区动态增容；当单个台区出现故障时，其下属重要负荷可通过其他台区转供或储能装置供电，提升供电可靠性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的低压配电台区柔性互联***示意图；
图2为根据本发明优选实施方式的规模化快充站接入场景下台区柔性互联***结构拓扑示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的数据中心接入场景下台区柔性互联***结构拓扑示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的季节性负荷波动及高比例分布式光伏接入场景下台区柔性互联***结构拓扑示意图；
图5为根据本发明优选实施方式的低压侧一路交流出线示意图；
图6为根据本发明优选实施方式的平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的方法流程图；
图7为根据本发明优选实施方式的平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的***结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供一种应用于低压配电台区柔性互联的结构拓扑，以实现同一地区不同经济结构台区间负载率的平衡。该发明可应用于大规模充电桩接入、数据中心接入场景、应对煤改电等终端电气化率提升，季节性负荷波动及高渗透率分布式光伏接入台区的柔性互联互供，并在直流侧预留充电桩、光伏、储能接口。
本发明的结构拓扑主要应用在不同场景需求中台区负载率不平衡的***工况下，基于实现台区间负载均衡，动态增容和能量优化的目标，台区柔性互联结构拓扑将为区域内电力、供热、供冷网络相互结合，多能调度技术的应用奠定基础，实现不同台区、不同类型能源的综合利用和优势互补。本发明以图1所示的低压配电台区柔性互联***为例，说明本发明的内容与有效性。
在图1中，各个配电台区通过AC/DC换流器实现直流侧互联，直流母线上可接入储能装置、光伏等分布式电源和直流快充桩、数据中心、智慧家居等能源用户，原有的交流负荷则仍保留在台变低压侧出口。
图2为规模化快充站接入场景下台区柔性互联***结构拓扑，考虑电动汽车充换电设备对供电可靠性要求一般，采用单母线结构互联互供，在接入直流快充桩的同时，配备合适容量的储能，引导有序充电，削峰填谷，可有效缓解台区尖峰负载率，并从一定程度上实现高级应用。
图3为数据中心接入场景下台区柔性互联***结构拓扑，考虑数据中心对供电可靠性的要求较高，综合经济性和可靠性考量，本发明采用单母线分段结构，两端母线通过直流母联断路器互联，断路器处于常闭状态，每段母线都需要配置储能或者柴发作为后备电源，储能可通过DC/DC变换器直接接入直流母线，柴油发电机通过ATS接入台区交流低压母线。
图4为季节性负荷波动及高比例分布式光伏接入场景下台区柔性互联***结构拓扑，其负荷主要由农业小工业负荷，旅游、灌溉、炒茶负荷，普通居民用电负荷构成。用电负荷对供电可靠性要求不高，互联互供主要解决台区负载率不平衡以及清洁能源消纳的问题，采用共直流母线的结构，通过配置相应容量的储能，在提升台区内清洁能源消纳效率的同时，提高对台区内重要负荷供电可靠性，实现源-网-荷-储的优化运行与调控。
图5为高可靠性供电需求场景下台区柔性互联***多端环形结构拓扑。图5为低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，换流器采用伪双极的接线形式，各段直流母线电压均为±375V，级间电压为750V。该结构适用于相邻台区距离远，转供功率小，对供电可靠性要求高，且各台区已有高比例分布式电源及负荷接入的场景。
图6为根据本发明优选实施方式的平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的方法流程图。如图6所示，本发明提供一种平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的方法，方法包括：
步骤601：台变低压侧出口设置多个交流负荷；优选地，还包括：台变低压侧出口预留多个交流接口。
步骤602：将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；
步骤603：将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；优选地，还包括：断路器为闭合状态。
步骤604：将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；
步骤605：将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
优选地，本发明还包括：将直流母线预留多个直流接口。
在***正常运行时，本发明可实现潮流调节，负载均衡，台区动态增容；单个台区故障时，其下属重要负荷可通过其他台区转供或储能装置供电，提升供电可靠性。
相比常规增容布点方案，本发明为储能，光伏、充电桩等预留了直流接口，能够提升多元融合台区的供电水平、互动能力，提高供电可靠性，是实现区域自治的重要途径之一。
本发明提供的一种应用于低压配电台区柔性互联的结构拓扑，可应用于大规模充电桩接入、数据中心接入场景、应对季节性负荷波动及高渗透率分布式光伏接入台区的柔性互联，并在直流侧预留充电桩、光伏、储能接口。本发明在***正常运行时，该拓扑可实现潮流调节，负载均衡，台区动态增容；单个台区故障时，其下属重要负荷可通过其他台区转供或储能装置供电，提升供电可靠性。本发明相比常规增容布点方案，本发明为储能，光伏、充电桩等预留了直流接口，能够提升多元融合台区的供电水平、互动能力，提高供电可靠性。
图7为根据本发明优选实施方式的平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的***结构图。如图7所示，本发明提供一种平衡同一地区不同经济结构台区间负载率的***，***包括：
初始单元701，用于在台变低压侧出口设置多个交流负荷；
配置单元702，用于将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
优选地，配置单元还用于：将直流母线预留多个直流接口。
优选地，配置单元还用于：断路器为闭合状态。
优选地，配置单元还用于：台变低压侧出口预留多个交流接口。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (8)

1.一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计方法，所述方法包括：
台变低压侧出口设置多个交流负荷；
将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；
将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；所述储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；
将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；
将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将直流母线预留多个直流接口。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：所述断路器为闭合状态。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：台变低压侧出口预留多个交流接口。
5.一种平衡配电台区间不同源荷结构的柔性互联拓扑设计***，所述***包括：
初始单元，用于在台变低压侧出口设置多个交流负荷；
配置单元，用于将多个充电设备接入直流母线，多个充电设备通过单母线结构互联互供；充电设备配置预设容量的储能单元；将多个数据中心接入直流母线，多个数据中心采用母线分段结构连接，相邻两个数据中心通过直流母线断路器互联；分段后的每段母线配置储能单元；所述储能单元通过DC/DC变换器接入直流母线；将多个负荷用户接入直流母线，多个负荷用户采用共直流母线结构；将台变低压侧一路交流出线通过AC/DC换流器连接至直流环网，AC/DC换流器采用伪双极的接线形式。
6.根据权利要求6所述的***，所述配置单元还用于：将直流母线预留多个直流接口。
7.根据权利要求6所述的***，所述配置单元还用于：所述断路器为闭合状态。
8.根据权利要求6所述的***，所述配置单元还用于：台变低压侧出口预留多个交流接口。
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