隨著城市發(fā)展及人民生活水平的不斷提高,電網(wǎng)的負(fù)荷需求和用戶的電能質(zhì)量要求越來越高。與此同時(shí),出于低碳環(huán)保的考慮,分布式清潔能源(如風(fēng)力發(fā)電,光伏發(fā)電等)開始大量接入配電網(wǎng);而在智能家居中,變頻技術(shù)深入中低壓配電系統(tǒng),現(xiàn)有的傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)在處理這些問題上面臨挑戰(zhàn)。隨著直流輸配電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,以直流為核心的配電方式,在提高配電網(wǎng)運(yùn)行效率、改善供電可靠性和電能質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)分布式電源的靈活安全接入等方面顯示出自身的優(yōu)勢,因此直流配電網(wǎng)技術(shù)也可作為解決這些問題的一種嘗試。與交流配電網(wǎng)類似,直流配電網(wǎng)也應(yīng)是多級系統(tǒng)的相互配合和補(bǔ)充。因此,構(gòu)建直流配電網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵問題是制定合理的電網(wǎng)電壓等級序列。本文首先參照國內(nèi)外交直流電網(wǎng)電壓等級的概況及發(fā)展方向,詳細(xì)歸納了直流配電電壓等級序列制定的基本原則及主要約束條件,包括:未來負(fù)荷需求,相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平、輸配電方式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、交流配電網(wǎng)的過渡改造。接著以負(fù)荷需求為出發(fā)點(diǎn),制定了各電壓等級的配電目標(biāo),采用模糊綜合評估法,綜合考慮約束條件,提出了一套高壓、中壓、低壓以及超低壓相互配合的直流配電網(wǎng)電壓等級序列,并驗(yàn)證了其供電能力。隨后,本文提出了適用于直流配電網(wǎng)電壓等級序列經(jīng)濟(jì)性和可靠性分析的評價(jià)指標(biāo)和方法。在經(jīng)濟(jì)性分析中,本文根據(jù)工程實(shí)踐,合理估算各電壓等級直流變壓器、直流斷路器等關(guān)鍵設(shè)備的新建投資成本及運(yùn)行損耗;在可靠性分析中,本文利用部件計(jì)數(shù)法,合理估測了上述設(shè)備的可靠性參數(shù),為多級直流配電網(wǎng)的可靠性分析奠定了基礎(chǔ)。隨后根據(jù)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范,以未來城市負(fù)荷中心為算例,制定了具體的直流配電方案,簡要分析了不同電壓等級序列的經(jīng)濟(jì)性,并基于最小路法,從負(fù)荷點(diǎn)出發(fā),簡要比較不同電壓等級序列配電方案的可靠性。本文通過研究,以實(shí)現(xiàn)配電功能為目標(biāo),較為系統(tǒng)地提出了多級直流配電網(wǎng)相互配合的建議的電壓序列為:±320k V,±150k V,±30k V,±10k V,±?750V(±375V),400V(±200V),48V。通過具體算例分析,本文得出結(jié)論:提升中壓配電等級,可有效降低運(yùn)行損耗,有利于配電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)性,但也會一定程度上降低系統(tǒng)可靠性,這主要是由于直流配電網(wǎng)中的設(shè)備廣泛采用模塊化技術(shù),高電壓等級意味著模塊數(shù)量的增加,而器件數(shù)量增加會給整個(gè)系統(tǒng)的可靠性帶來不利影響;此外,與目前的交流配電網(wǎng)相比,直流配電網(wǎng)可有效減少變電站個(gè)數(shù)和出線回路,節(jié)約土地資源和線路走廊,但受到電力電子器件成本、效率以及故障率的制約,其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性尚不如交流配電網(wǎng);經(jīng)分析,當(dāng)各級直流變壓器的平均效率大于98.8%時(shí),直流配電網(wǎng)將具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢,在可靠性方面,著力發(fā)展Si C等新型半導(dǎo)體材料,提升單個(gè)模塊的耐壓水平,從而減少設(shè)備中的模塊數(shù)量,是增強(qiáng)直流配電網(wǎng)可靠性的有效手段。最后,由于中高壓直流配電技術(shù)尚未成熟,本文從低壓角度出發(fā),以新型住宅配電為例,探討交直流混合配電方案的可行性。通過與交流、直流配電系統(tǒng)的比較,本文認(rèn)為以直流750V(±375V)/48V電壓等級作為家用低壓配電級,交流10k V作為中壓配電級組成的交直流混合配電系統(tǒng)效率最高,且具備在目前技術(shù)水平下實(shí)現(xiàn)的可能性。因此配電網(wǎng)建設(shè)可以此為基礎(chǔ),隨著電力電子器件的發(fā)展,漸漸向完整的直流配電網(wǎng)過渡發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM721.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2128841