一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法技术

本发明专利技术公开了一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法，属于港口配用电及配网自动化领域。本发明专利技术包括总降压站、分变电站或开闭站及各个配电子系统，所述总降压站的多路馈线经分变电站或开闭站为各个配网子系统提供交流电源，所述配电子系统包括岸电子系统、岸桥子系统、场桥子系统、用于港口电动拖车的充换电站子系统、新能源子系统及生产生活子系统，所述各个配网子系统利用交流配电变压器及AC/DC变流器构建各配电子系统的直流母线，各个配电子系统的直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联；配电子系统内部有多段直流母线的，多段直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联。本发明专利技术能够实现港口配电网的优化供电及综合调度管控。

A hybrid AC / DC distribution network for port and its integrated dispatching control method

The invention discloses a harbor AC and DC hybrid distribution network and its comprehensive dispatching control method, belonging to the field of port power distribution and distribution automation. The invention includes a general step-down station, substation or switching station and with various electronic systems, the total substation through multi feeder substations or switching station for each subsystem with AC power supply, the distribution system including bank electronic system, Kishi Hashiko system, field bridge subsystem, for electric port the trailer charge for the new energy system and production subsystem, power station, the construction of the system with DC bus net with electronic system using AC power distribution transformer and AC/DC converter, between various electronic systems with DC line switch DC DC interconnected through Internet protection; internal electronic systems are some of the DC bus, multi section switch between DC DC / DC protection through the internet. The invention can realize the optimized power supply and comprehensive dispatching control of the port distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法
本专利技术属于港口配用电及配网自动化领域，具体涉及一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法。
技术介绍
当前港口的用能设备主要为岸/场桥等垂直作业设备、拖车等水平作业设备、靠港船舶、辅助生产类设备及生活类设备等。目前岸/场桥已逐步开展油改电，降低了对环境影响程度及碳排放，符合绿色港口的发展定位。但是，靠港船舶及拖车大部分仍采用化石能源作为燃料，环境污染及碳排放处于较严重的状况，严重影响了港口的绿色化进程。作为绿色港口实践的重要方面，停港船舶采用岸电进行供电、港口拖车采用电动拖车将进一步提高电能在港口用能的比例，降低污染及碳排放的比重，提高港口的绿色港口评价等级，提升港口的环境友好度、资源利用率及可持续发展能力，最终做到港口发展与资源利用、环境保护的协调统一。港口用电负荷大部分属于二级负荷，需确保其可靠及高效供电，港口配电网通常采用交流配电网进行供电。然而，采用交流配电方式的港口配电网存在以下局限性：1、港口交流配网的负荷同时率设计值偏高，造成配电设计裕度较大，配网容载比(容量与负载的比率)较大，采用基础容量电费核算的港口的基本电费较高；2、港口实际运行过程中用电同时率偏低，部分作业设备利用率低；3、随着岸电及电动拖车的推广，部分港口配电容量存在增容的需求；4、交流配电网接入和消纳光伏等新能源主要采用AC-DC-AC方式，存在不经济和多个环节的损耗；5、用电负载率低，配电变压器损耗率偏高；6、港口配电网难以进行并列运行，无法有效应对高峰用电，同时可靠性的提升面临瓶颈；7、港口配电网用电负荷大，短路故障程度严重；8、港口配电网存在一定的电能质量问题；9、电网可控性较差，潮流由回路固有阻抗决定，无法实现合理调度。从港口设备的角度来看，还面临以下问题：1、港口作业时，大量随机性大容量冲击性负荷投入，其供电有功潮流呈现快速波动性；2、当前岸/场桥势能回馈利用系统主要采用储能回馈的方式，储能投资成本高，回收期长；3、岸/场桥势能回馈利用系统的回收势能需经过进出储能的环节，存在一定的变流损耗；4、现有配电变压器节能等级较低，空载损耗大的问题也较为突出。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是：针对现有港口配电网面临的局限性及绿色港口的发展需求，提出一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法，以实现港口配电网的优化供电及综合调度管控，提升港口的环境友好度及资源利用率，促进绿色港口的发展。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的港口交直流混联配电网，采用的技术方案是：包括总降压站、分变电站或开闭站及各个配电子系统，所述总降压站的多路馈线经分变电站或开闭站为各个配网子系统提供交流电源，所述配电子系统包括岸电子系统、岸桥子系统、场桥子系统、用于港口电动拖车的充换电站子系统、新能源子系统及生产生活子系统，其特征在于：所述各个配网子系统利用交流配电变压器及AC/DC变流器构建各配电子系统的直流母线，各个配电子系统的直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联；配电子系统内部有多段直流母线的，多段直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联。上述技术方案的进一步特征在于：所述配网子系统中一套AC/DC变流器为一个或多个用电负载提供公共直流电源。上述技术方案的进一步特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向可控式直流势能回馈系统，利用下降作业的岸桥或场桥中的起升机构的回馈势能功率向处于用电作业的其他岸桥/或场桥以及就近直流互联的配电子系统供电。上述技术方案的进一步特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向集中变流式直流势能回馈系统，采用整流逆变一体化且4象限运行的双向可控变流器作为AC/DC集中变流器，一套AC/DC集中变流器通过提供公共直流母线方式为多个岸桥或场桥供电，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于公共直流母线上，回馈变流器复用各岸桥或场桥中的起升机构的DC/AC变频器及各岸桥或场桥对应的AC/DC集中变流器，各岸桥或场桥就地配置光伏变流器。上述技术方案的进一步特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向就地变流式直流势能回馈系统，各岸桥或场桥在配置AC/DC整流器的基础上就地安装回馈AC/DC变流器及光伏变流器，岸桥子系统或场桥子系统的直流母线互联，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于直流母线上。上述技术方案的进一步特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向分散变流式直流势能回馈系统，采用整流逆变一体化且4象限运行的双向可控变流器作为AC/DC分散变流器，一套AC/DC分散变流器为一个岸桥或场桥提供直流母线电压，岸桥子系统或场桥子系统的直流母线互联，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于直流母线上，回馈变流器复用各岸桥或场桥中的起升机构的DC/AC变频器及各岸桥或场桥对应的AC/DC分散变流器，各岸桥或场桥就地配置光伏变流器。上述技术方案的进一步特征在于：所述用于港口电动拖车的充换电站子系统，采用为公共直流侧方式，就地构建光伏发电系统，光伏发电系统基于分布式DC/DC变流器进行最大功率跟踪，发电功率在直流侧汇流通过直流互联线路接入充换电站子系统。上述技术方案的进一步特征在于：所述直流互联保护开关采用直流断路器加隔离开关，或者熔断器加隔离开关。相应的，适用于港口交直流混联配电网的综合调度管控方法，其技术方案为，包括港口配电网层级和配电子系统层级两级调度管控，其中：所述港口配电网层级调度管控，包括以下步骤：首先计算各配电子系统的富余功率P源及负荷Pload；对于富余功率P源与其负荷Pload之差小于等于0的配电子系统，采用就地平衡策略根据就近原则在直流侧消纳各配电子系统的光伏功率及直流回馈势能功率；对于富余功率P源与其负荷Pload之差大于0的配电子系统，则进一步计算互联的各配电子系统的实际需求功率P需求，并判断配电子系统的富余功率P源与负荷Pload之差是否小于等于实际需求功率P需求，如果是，则通过控制AC/DC变流器将缺额有功功率从交流配网侧流向直流侧，采用以就近原则控制转供有功流向其他配电子系统，并利用负荷均衡优化各配电子系统从交流侧流向直流侧的有功潮流，否则，则利用负荷均衡将P源-Pload-P需求的值向电网侧输送，通过控制AC/DC变流器将富余有功功率从直流侧流向交流配网侧；所述配电子系统层级调度管控，包括以下步骤：首先，计算配电子系统的光伏功率Ppv及直流回馈势能功率P势能，并判断光伏功率Ppv及直流回馈势能功率P势能之和是否大于负荷Pload，如果是，则根据就地原则及就近原则在直流侧消纳光伏功率Ppv及直流回馈势能功率P势能之和中负荷Pload的部分，并利用馈能均衡将Ppv+P势能-Pload的值向电网侧输送，通过控制AC/DC变流器将富余有功功率从直流侧流向交流配网侧，输送过程中如遇到AC//DC变流器故障，则将直流回馈势能通过电阻消耗或者停回馈；如果光伏功率Ppv及直流回馈势能功率P势能之和不大于负荷Pload，则根据就地原则及就近原则在直流侧消纳光伏功率Ppv及直流回馈势能功率P势能，并利用负荷均衡将Pload-Ppv-P势能的值由电网侧向直流侧输送，通过控制AC/DC变流器将缺额有功功率从交流侧流向直流侧。上述方法的进一步特征在于：各配电子系统中的AC/DC变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口交直流混联配电网，包括总降压站、分变电站或开闭站及各个配电子系统，所述总降压站的多路馈线经分变电站或开闭站为各个配网子系统提供交流电源，所述配电子系统包括岸电子系统、岸桥子系统、场桥子系统、用于港口电动拖车的充换电站子系统、新能源子系统及生产生活子系统，其特征在于：所述各个配网子系统利用交流配电变压器及AC/DC变流器构建各配电子系统的直流母线，各个配电子系统的直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联；配电子系统内部有多段直流母线的，多段直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联。

【技术特征摘要】
1.一种港口交直流混联配电网，包括总降压站、分变电站或开闭站及各个配电子系统，所述总降压站的多路馈线经分变电站或开闭站为各个配网子系统提供交流电源，所述配电子系统包括岸电子系统、岸桥子系统、场桥子系统、用于港口电动拖车的充换电站子系统、新能源子系统及生产生活子系统，其特征在于：所述各个配网子系统利用交流配电变压器及AC/DC变流器构建各配电子系统的直流母线，各个配电子系统的直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联；配电子系统内部有多段直流母线的，多段直流母线之间通过直流互联保护开关进行直流互联。2.根据权利要求1所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述配网子系统中一套AC/DC变流器为一个或多个用电负载提供公共直流电源。3.根据权利要求2所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向可控式直流势能回馈系统，利用下降作业的岸桥或场桥中的起升机构的回馈势能功率向处于用电作业的其他岸桥/或场桥以及就近直流互联的配电子系统供电。4.根据权利要求3所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向集中变流式直流势能回馈系统，采用整流逆变一体化且4象限运行的双向可控变流器作为AC/DC集中变流器，一套AC/DC集中变流器通过提供公共直流母线方式为多个岸桥或场桥供电，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于公共直流母线上，回馈变流器复用各岸桥或场桥中的起升机构的DC/AC变频器及各岸桥或场桥对应的AC/DC集中变流器，各岸桥或场桥就地配置光伏变流器。5.根据权利要求3所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向就地变流式直流势能回馈系统，各岸桥或场桥在配置AC/DC整流器的基础上就地安装回馈AC/DC变流器及光伏变流器，岸桥子系统或场桥子系统的直流母线互联，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于直流母线上。6.根据权利要求3所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述岸桥子系统或场桥子系统为双向分散变流式直流势能回馈系统，采用整流逆变一体化且4象限运行的双向可控变流器作为AC/DC分散变流器，一套AC/DC分散变流器为一个岸桥或场桥提供直流母线电压，岸桥子系统或场桥子系统的直流母线互联，各岸桥或场桥中的DC/AC变频器并接于直流母线上，回馈变流器复用各岸桥或场桥中的起升机构的DC/AC变频器及各岸桥或场桥对应的AC/DC分散变流器，各岸桥或场桥就地配置光伏变流器。7.根据权利要求2所述的港口交直流混联配电网，其特征在于：所述用于港口电动拖车的充换电站子系统，采用为公共直流侧方式，就地构建光...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金大，俞拙非，武迪，骆健，杨冬梅，陈永华，邓任任，何菊香，黄堃，崔志国，
申请(专利权)人：国家电网公司，南京南瑞集团公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11