基于微電網(wǎng)結構的高速公路遠程智能供電系統(tǒng)V2.0

1、基于微電網(wǎng)結構的高速公路遠程智能供電系統(tǒng)2014年12月25日高速公路供電情況概述現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電內(nèi)容全程監(jiān)控系統(tǒng)的建設的需要o公路沿線的攝像機、車牌識別等視頻監(jiān)控設備o公路沿線氣象檢測、微波車輛檢測等信息采集設備o公路沿線可變情報板等信息發(fā)布設備o公路沿線信息傳輸設備ITS系統(tǒng)的發(fā)展需要o多義性路徑識別o其他電子設備高速公路供電情況概述為何供電特點：沿線分布、遠近不一、功率各異、電子設備對電源要求各異高速公路供電情況概述如何供電1、傳統(tǒng)結構的供電系統(tǒng)1）通過10KV架空線，在設備附近建立廂變或地埋變，降壓至380V/220V接

2、入2）收費站/服務區(qū)變電站左右3Km直接380V/220V用鎧裝直埋電纜接入3）收費站服務區(qū)變電站低壓側將380V中壓升壓至660V，通過直埋電纜或架空線傳輸至設備側，在設備側分布降壓至380V/220V2、分布式供電1）在設備側采用光伏供電，蓄電池儲能，采用逆變器或DC/DC直流變壓滿足設備供電需求2）在設備側采用風光互補供電，蓄電池儲能，采用逆變器或DC/DC直流變壓滿足設備供電需求3、直流遠程供電（近幾年剛出現(xiàn)）1）UPS+直流遠程供電2）無UPS直流遠程供電高速公路供電情況概述現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電內(nèi)容挑戰(zhàn)一、新建高速公路挑戰(zhàn)

3、二、已建成高速公路現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)結構的供電系統(tǒng)面臨的問題1.1)的10KV-380V/220V方式o需要電網(wǎng)公司或電力施工資質進行施工o需要市電電網(wǎng)擴容或接入審批o成本高1.2)的3Km內(nèi)供電方式o只能解決3Km附近的設備供電o電纜和電纜埋設成本高o無法解決3Km-25Km范圍內(nèi)的其他設備供電1.3）的380V-660V-380V/220V方式o設備遠近不同，造成末端電壓不同，需要選用不同電壓等級的降壓變壓器o電纜直埋成本較高，架空線施工不便，成本高o防盜性較差分布式供電系統(tǒng)面臨的問題2.1)光伏供電o季節(jié)變化影響發(fā)電效率o同季節(jié)天氣狀況變化影響發(fā)電效率o地域性差異影響發(fā)電效率o夜

4、晚無法發(fā)電2.2)風光互補供電o風力發(fā)電機高度有限，易受環(huán)境影響o風力的季節(jié)性差異太大，無法與光伏互補o造價高，施工難度大分布式供電的共性問題o靠蓄電池儲能平衡氣候變化的影響，拉高建設成本o蓄電池壽命2-3年，需要重復投入o蓄電池需要保溫、防水、防止長期虧電否則進一步縮短壽命o維護成本高。需要清雪、除塵等直流遠程供電系統(tǒng)面臨的問題基于電信應用開發(fā)，不符合高速公路使用環(huán)境電力傳輸距離較近，一般以5Km以內(nèi)距離傳輸效果好使用環(huán)境苛刻，電源供應端一般置于機房環(huán)境，不適合野外環(huán)境國家規(guī)范電壓等級為400V，此電壓等級下，無法保證較大功率用較細電纜傳輸。線路短路時因直流固有的“拉弧”現(xiàn)象，易引發(fā)火災挑戰(zhàn)

5、一、新建高速公路挑戰(zhàn)二、已建成高速公路現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)已建成高速公路，未實施全程監(jiān)控傳統(tǒng)方式供電o電力電纜的埋設需要破壞邊坡或邊溝，容易損毀路基，材料成本和施工成本都較高o需要考慮電力電纜的防盜問題分布式供電o除與新建高速公路面臨同樣挑戰(zhàn)外，施工安全性低，施工成本高o缺陷責任期內(nèi)如果蓄電池損壞，修復成本降低項目利潤已建成高速公路，已實施全程監(jiān)控3Km內(nèi)傳統(tǒng)方式供電o部分區(qū)域電力電纜已經(jīng)被盜分布式供電o部分區(qū)域蓄電池損壞，導致設備無效o太陽能電池板設計發(fā)電容量偏低，導致冬季供電不足，設備無法工作o長時間虧電導致蓄電池容量降低較大，連續(xù)陰雨天或霧霾天設備無法工作o太陽能電池板污損導致發(fā)電效率

6、降低，無法支撐長時間應用o總是需要給蓄電池緊急充電，維護成本居高不下o傳統(tǒng)供電分布式供電直流遠程供電怎么辦？如何應對市場的需求變化？如何解決現(xiàn)有的問題？高速公路供電情況概述現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電內(nèi)容基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品所謂局端設備，是指放置于變電室的電源發(fā)生器， 用于將市電變換后輸出至外場 設備側所謂遠端設備是指放置于路側用電設備處的隔離電源轉換器，用于將傳輸過來的電能轉換為市電局端設備電源發(fā)生器遠端設備隔離電源轉換器基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品高速公路供電需要什么樣的產(chǎn)品？o設備分布在公路沿線，電壓功率

7、需求不一o供電距離為變電站兩側25Km以內(nèi)o供電效率盡量高，即線損盡量小o較容易的施工方式o較低的建設成本o設備側電壓等級最好為交流220V，這樣減少設備選型的壓力o用電安全等級不低于市電供電問題的解決o高速公路中央隔離帶的硅芯管，可以用吹纜的方式來敷設電纜o供電系統(tǒng)在設備側可以提供高質量的交流220V電源（方便設備使用，方便施工使用）o供電系統(tǒng)可以在380V發(fā)生偏相、缺相等情況下正常使用o供電系統(tǒng)能夠適應農(nóng)電的電力質量較差的現(xiàn)狀o供電系統(tǒng)既高效又安全基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品產(chǎn)品定義所謂基于市電遠程供電產(chǎn)品，是指：1）遠程供電產(chǎn)品的輸入端采用市電規(guī)格輸入（即：380V/220V交流輸入），2

8、）在公路沿線采用市電規(guī)格輸出（即，380V/220V交流輸出），3）電力的傳輸線纜采用26mm2210mm2的電力電纜，通過硅芯管敷設，4）傳輸過程中的電力采用“浮地”系統(tǒng)以保證用電安全，線路總負載不超過15KVA的供配電產(chǎn)品?；咎攸c供電距離為變電站兩側025Km單一負載功率不高于5KVA總負載功率內(nèi)，供電設備數(shù)量不限設備側供電單元，同功率可等效替換，方便維護基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品技術規(guī)格所謂局端設備，是指放置于變電室的電源發(fā)生器， 用于將市電變換后輸出至外場 設備側所謂遠端設備是指放置于路側用電設備處的隔離電源轉換器，用于將傳輸過來的電能轉換為市電已建成全程監(jiān)控，采用光伏/風光互補供電

9、，部分或全部蓄電池故障，怎么辦？能夠將光伏/風光互補發(fā)電系統(tǒng)高效利舊？高速公路供電情況概述現(xiàn)有供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)基于市電系統(tǒng)的遠程供電產(chǎn)品高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電內(nèi)容微電網(wǎng)微電網(wǎng)（Micro-Grid）也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡結構，是一組微電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網(wǎng)絡，并通過開關關聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。 微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供

10、給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電已建成光伏/風光互補分布式供電系統(tǒng)的高速公路，因為部分或者全部蓄電池的失效，供電系統(tǒng)處于部分/全部失效狀態(tài)分布式發(fā)電系統(tǒng)還在生命周期內(nèi)如何將有效的發(fā)電設備再利用？新建高速公路供電系統(tǒng)，能否兼顧光伏/風光互補發(fā)電（以下稱分布式發(fā)電）和遠程供電的優(yōu)點，在分布式發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電不足的情況下按需從市電取電？高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電拓撲結構高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電拓撲結構智能充放電控制系統(tǒng)替代系統(tǒng)中原有的充放電控制器最近端智能充放電控制系統(tǒng)通過升壓降壓系統(tǒng)與遠程供電系統(tǒng)相連接智能充放電控制系

11、統(tǒng)通過升壓降壓系統(tǒng)相互連接智能充放電控制系統(tǒng)之間的連接電纜與遠程供電系統(tǒng)的電纜同規(guī)格，敷設方式通過吹纜高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電功能簡述智能充放電控制系統(tǒng)完全具備系統(tǒng)中原有的充放電控制器的功能智能充放電控制系統(tǒng)可自動檢測蓄電池的可用性和性能。在蓄電池失效的狀態(tài)下，將蓄電池從系統(tǒng)中自動剝離，并提供故障報警無蓄電池狀態(tài)分布式發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電設備依然可用智能充放電控制系統(tǒng)在分布式發(fā)電系統(tǒng)所提供電能不足的情況下自動從微電網(wǎng)中獲取如蓄電池可用，智能充放電控制系統(tǒng)在分布式發(fā)電系統(tǒng)所提供電能過剩的情況下，優(yōu)先給蓄電池充電。還有電能過剩的情況下自動將多余電能上傳至微電網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)無法提供電能時，自

12、動從微電網(wǎng)獲取高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電幾種典型應用已建設分布式供電系統(tǒng)，但由于部分蓄電池損毀，導致供電不正常應用：將所有分布式供電系統(tǒng)相互連接，分布式供電系統(tǒng)與遠程供電系統(tǒng)連接。在太陽/風能充足情況下，優(yōu)先使用太陽/風能發(fā)電 ，多發(fā)電力在可用蓄電池中儲存，如蓄電池全部不可用，則將多余電能泄放；在太陽/風能不足情況下，優(yōu)先使用蓄電池電能，在蓄電池電能不足情況下，從遠程供電系統(tǒng)獲得電能差額。如有需要，也可對蓄電池充電。 高速公路超小型微電網(wǎng)結構的智能供電幾種典型應用新建高速公路遠程供電應用：1）不采用蓄電池儲能。將所有分布式供電系統(tǒng)相互連接，分布式供電系統(tǒng)與遠程供電系統(tǒng)連接。在太陽/風能充足情況下，優(yōu)先使用太陽/風能發(fā)電 ，多發(fā)電能自動泄放；在太陽/風能不足情況下，從遠程供電系統(tǒng)獲得電能差額。 2）采用蓄電池儲能。應用模式同已建成分布式供電的高速公路。高速公路超