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解析微网路由器:负责新能源小镇的电能中转

发布时间:2019-01-23作者:Doris

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)。


公司简介

宜科(天津)电子有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、机器人、食品制药、印刷包装、纺织机械、物流设备、电子制造等诸多领域占据领先地位。宜科为智慧工厂的整体规划实施提供自系统层、控制层、网络层到执行层自上而下的全系列服务,产品及解决方案涵盖但不局限于云平台、MES制造执行系统、工业现场总线、工业以太网、工业无线通讯、机器人及智能设备组成的自动化生产线、自动化电气控制系统集成、智能物流仓储系统等,以实现真正智能化的生产制造,从而带来生产力和生产效率的大幅提升,以及对生产灵活性和生产复杂性的管理能力的大幅提升。多年来,宜科以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地为中国制造业的发展提供全面支持,并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,在业界独树一帜。帮助中国制造业转型升级,加速智能制造进程,成为中国工业4.0智慧工厂解决方案当之无愧的践行者。

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