【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國(guó)出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的矛盾,即化石燃料的使用和人民對(duì)于美好生活環(huán)境要求的提高的矛盾;我國(guó)現(xiàn)有10kV交流配網(wǎng)傳輸容量不足、電能質(zhì)量差和社會(huì)負(fù)荷密度越來(lái)越大、用電質(zhì)量指標(biāo)越來(lái)越高的矛盾。為了解決矛盾,高效清潔的清潔能源開(kāi)始迅猛發(fā)展,因而清潔能源接入電網(wǎng)成為一項(xiàng)重大研究課題。并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電力電子技術(shù)的不斷成熟,直流配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯露。直流配電網(wǎng)電能質(zhì)量?jī)?yōu)異、傳輸容量大、可靠性高、電氣性能和經(jīng)濟(jì)性能強(qiáng)、電能損耗低并且相較于交流系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,而且對(duì)于分布式電源和直流負(fù)荷可以方便地接入,因此,研究直流配電網(wǎng)意義重大。直流配電網(wǎng)的研究是一項(xiàng)內(nèi)容十分豐富的課題,本文就其中直流配電網(wǎng)電壓等級(jí)的配置做了研究。本文參照了國(guó)內(nèi)外已有的交直流配網(wǎng)試驗(yàn)工程,研究其電壓等級(jí)配置的規(guī)則,并結(jié)合電壓等級(jí)制定的條件等,得出電壓等級(jí)配置的方法。電壓等級(jí)的配置需要考慮多方面因素,有其必須遵循的原則和約束條件,本文根據(jù)電壓等級(jí)序列配置的各項(xiàng)原則和約束條件,給出適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)序列。對(duì)于給出的電壓等級(jí)序列,構(gòu)建其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、適應(yīng)性等多方面性能的數(shù)學(xué)模型,得出具體的電壓等級(jí)性能指標(biāo),并分別進(jìn)行對(duì)比研究分析。采用指標(biāo)權(quán)重法和模糊專家打分法對(duì)給出的電壓等級(jí)序列進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文還建立了兩個(gè)適當(dāng)?shù)乃憷謩e從配網(wǎng)形式和直流配網(wǎng)電壓等級(jí)進(jìn)行分析,得出應(yīng)對(duì)我國(guó)一般規(guī)模的城鎮(zhèn),DC±20kV的中壓直流配網(wǎng)方案無(wú)論在經(jīng)濟(jì)性、可靠性還是適應(yīng)性方面都有優(yōu)異的性能。因此,DC±20kV中壓直流配電網(wǎng)可以作為未來(lái)我國(guó)直流配網(wǎng)建設(shè)的參考。
【圖文】：

IEEE1709 針對(duì)艦船中壓直流系統(tǒng)提出了 1.5-3-6-12-18-24-30kV 的推薦電壓等級(jí)[14]。其他國(guó)家對(duì)于直流電壓等級(jí)的研究均是針對(duì)某一單一電壓等級(jí)進(jìn)行討論研究，并未涉及不同電壓等級(jí)序列的研究。美國(guó)最早研究了直流配電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，弗吉尼亞理工大學(xué) CPES 中心于 2010 年提出四級(jí)分層交直流混合配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，分為子網(wǎng)、微網(wǎng)、納網(wǎng)和皮網(wǎng)，各層之間電壓等級(jí)不同，有著各自的職能。2011 年北卡羅來(lái)納大學(xué)提出“FREEDM”結(jié)構(gòu)，包含了 300V 直流及 120V 交流母線的接口，還包含了智能能量管理裝置，交直流配電網(wǎng)通過(guò) IEM 同時(shí)存在[15-20]。圖 1.1 為日本大阪大學(xué)在 2006 年提出的雙極結(jié)構(gòu)的直流微網(wǎng)，如圖 1.1 所示，由交流配網(wǎng)系統(tǒng)獲得的交流電經(jīng)過(guò)整流變換得到 DC±170V。荷蘭能源研究中心(ECN)于 1997 年提出住房類直流供電方案，先后完成了 300V 直流供電的體育場(chǎng)項(xiàng)目和300V 直流住宅供電項(xiàng)目[21]。2012 年 ABB 公司對(duì)船用直流系統(tǒng)大量研究，采用 1kV電壓等級(jí)，并設(shè)置各種直流變換器和分布式電源，容量可達(dá) 20MW，供電效率高。

也可以使用高頻直流電力電子設(shè)備，前者實(shí)現(xiàn)電氣隔離，后者變換效率更高，如圖1.2 所示。因此，研究具有電氣隔離作用的高頻直流電力電子設(shè)備也是一項(xiàng)重大的研究課題。圖 1.3 所示為由浙江大學(xué)所提出的輻射狀、環(huán)狀和兩端供電的的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輻射型拓?fù)溆捎谄浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資成本低，繼電保護(hù)容易配合等優(yōu)點(diǎn)成為目前最常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是其供電可靠性差；環(huán)網(wǎng)由于其電源點(diǎn)多，因此有可靠性強(qiáng)、供電范圍大的優(yōu)勢(shì)，但是其網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜不利于繼電保護(hù)裝置的配合；兩端型網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)電源點(diǎn)，即交流電網(wǎng)接入點(diǎn)，供電可靠性強(qiáng)，但是和環(huán)網(wǎng)一樣容易存在循環(huán)功率，故障識(shí)別和繼電保護(hù)設(shè)備配合困難。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM721.1

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本文編號(hào)：2674824