金秋十月，廣東省東莞市各大產業園區內工廠開足馬力，爭分奪秒促生產。松山湖高新技術產業開發區與麻涌鎮工業區內的三座配電房顯得格外“高大上”，電房內各種新型設備正常運行。這三座配電房就是依托2017年國家重點研發計劃“交直流混合的分布式可再生能源關鍵技術、核心裝備和工程示范研究”項目(簡稱“國重4.1項目”)建設的交直流混合配電系統示范工程。
近日，國重4.1項目在東莞通過示范工程現場運行檢查。項目建成了全國首個涵蓋數據中心、工業園區、辦公生活園區等多用能場景的交直流混合示范工程，實現了高比例分布式能源高效接入和源網荷儲靈活互動需求，推動交直流混合配用電技術廣泛應用及更多工程落地，助力大灣區城市能源轉型，帶動智能電網的進步和發展。
近年來，以IT類負載、變頻空調及電動汽車為代表的廣義直流用能設備比例快速升高，光伏發電、風力發電、光熱發電系統等分布式可再生能源已成為推進能源轉型的重要途徑，負荷密集的東南沿海地區配電網面臨分布式可再生能源可靠消納及直流負荷經濟用能的重大需求。
為滿足不同類型用戶的用能需求，國重4.1項目優選并建設了三個示范點，彌補了單一場景代表性不足的問題。“工程包含風力發電、光伏發電、太陽能熱發電及熱利用、儲電、儲熱等多類型分布式可再生能源，系統總容量達到5.18兆瓦，直流負荷占比達54%，可再生能源占比達65.8%。”東莞供電局科技創新專責鐘榮富介紹。
為保證交直流混合系統示范工程的可靠運行，在正式投入運行之前必須通過系統調試來檢驗其功能和性能，但目前尚無成熟的經驗和技術標準借鑒。為此，東莞供電局組織各專業技術骨干，編制了一整套科學全面的調試方案，根據方案對設備進行試驗并出具詳細的調試報告。項目示范工程建設過程中克服了核心裝備技術研發困難多、現場示范場景多、建設周期短、調試經驗不足等多種難題，2020年11月，三個示范工程先后投入試運行。
三個示范點也代表了大灣區典型產業結構及用能特點，為將來推廣應用提供了借鑒樣本。該工程建成的安華數據中心、易事特工業園區、東莞理工學院辦公生活園區多用能場景示范點，實現了多區域能源系統互聯，解決了高比例分布式新能源高效接入和高比例直流源網荷儲的應用難題。
值得一提的是，該工程還攻克了源網荷儲因多樣性、時變性、分散性和參數不確定性造成的匹配難題，突破了高滲透率分布式新能源高效接入交直流混合系統集群組網技術，實現了分布式新能源、裝備與系統的高度融合，為新一代交直流混合電網發展提供了解決方案。
據介紹，辦公生活園區示范點、工業園區示范點分別驗證了電力電子變壓器集群和集群的功能，數據中心示范點驗證兩種不同技術路線電力電子變壓器集群的功能，首次建成了4臺1兆瓦兩種不同技術路線電力電子變壓器的集群系統，同時利用云平臺實現多點管控。
“在項目中，我們首次提出并應用了基于電力電子變壓器集群的配用電雙級、交直流混聯的網架結構，推動配電網向集群組網、多維可控、源荷互動的新型交直流混合方向發展。”鐘榮富介紹，“首次示范應用了共直流和共高頻交流母線的兩種電力電子變壓器，運行最高效率達98.27%，推動交直流關鍵設備由‘多種設備組合’向‘多功能集成應用’方向發展。”
該示范工程運行過程中，充分發揮多機集群優勢，通過集群效率尋優試驗驗證，系統效率可提升2個百分點，同時當一臺電力電子變壓器故障時，可實現在線主從切換，不影響用戶供電。
此外，該工程還在固態直流斷路器上首次示范應用了新一代國產化開斷型IGCT(集成門極換流晶閘管)器件；提出基于電力電子變壓器的協調控制策略、集群優化控制策略以及多能互補潮流優化運行策略，形成了多層級、多時空尺度、多能協調的控制架構。
據悉，東莞市列入了新型電力系統示范區建設規劃，接下來，東莞供電局將積極推動新型配用電系統成套解決方案的商業化應用，支撐以新能源為主體的新型配用電系統更快發展，助力早日實現碳達峰、碳中和目標。
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