基于微电网结构的高速公路远程智能供电系统V2.0

1、基于微电网结构的高速公路远程智能供电系统2014年12月25日高速公路供电情况概述现有供电系统面临的挑战基于市电系统的远程供电产品高速公路超小型微电网结构的智能供电内容全程监控系统的建设的需要o公路沿线的摄像机、车牌识别等视频监控设备o公路沿线气象检测、微波车辆检测等信息采集设备o公路沿线可变情报板等信息发布设备o公路沿线信息传输设备ITS系统的发展需要o多义性路径识别o其他电子设备高速公路供电情况概述为何供电特点：沿线分布、远近不一、功率各异、电子设备对电源要求各异高速公路供电情况概述如何供电1、传统结构的供电系统1）通过10KV架空线，在设备附近建立厢变或地埋变，降压至380V/220V接

2、入2）收费站/服务区变电站左右3Km直接380V/220V用铠装直埋电缆接入3）收费站服务区变电站低压侧将380V中压升压至660V，通过直埋电缆或架空线传输至设备侧，在设备侧分布降压至380V/220V2、分布式供电1）在设备侧采用光伏供电，蓄电池储能，采用逆变器或DC/DC直流变压满足设备供电需求2）在设备侧采用风光互补供电，蓄电池储能，采用逆变器或DC/DC直流变压满足设备供电需求3、直流远程供电（近几年刚出现）1）UPS+直流远程供电2）无UPS直流远程供电高速公路供电情况概述现有供电系统面临的挑战基于市电系统的远程供电产品高速公路超小型微电网结构的智能供电内容挑战一、新建高速公路挑战

3、二、已建成高速公路现有供电系统面临的挑战传统结构的供电系统面临的问题1.1)的10KV-380V/220V方式o需要电网公司或电力施工资质进行施工o需要市电电网扩容或接入审批o成本高1.2)的3Km内供电方式o只能解决3Km附近的设备供电o电缆和电缆埋设成本高o无法解决3Km-25Km范围内的其他设备供电1.3）的380V-660V-380V/220V方式o设备远近不同，造成末端电压不同，需要选用不同电压等级的降压变压器o电缆直埋成本较高，架空线施工不便，成本高o防盗性较差分布式供电系统面临的问题2.1)光伏供电o季节变化影响发电效率o同季节天气状况变化影响发电效率o地域性差异影响发电效率o夜

4、晚无法发电2.2)风光互补供电o风力发电机高度有限，易受环境影响o风力的季节性差异太大，无法与光伏互补o造价高，施工难度大分布式供电的共性问题o靠蓄电池储能平衡气候变化的影响，拉高建设成本o蓄电池寿命2-3年，需要重复投入o蓄电池需要保温、防水、防止长期亏电否则进一步缩短寿命o维护成本高。需要清雪、除尘等直流远程供电系统面临的问题基于电信应用开发，不符合高速公路使用环境电力传输距离较近，一般以5Km以内距离传输效果好使用环境苛刻，电源供应端一般置于机房环境，不适合野外环境国家规范电压等级为400V，此电压等级下，无法保证较大功率用较细电缆传输。线路短路时因直流固有的“拉弧”现象，易引发火灾挑战

5、一、新建高速公路挑战二、已建成高速公路现有供电系统面临的挑战已建成高速公路，未实施全程监控传统方式供电o电力电缆的埋设需要破坏边坡或边沟，容易损毁路基，材料成本和施工成本都较高o需要考虑电力电缆的防盗问题分布式供电o除与新建高速公路面临同样挑战外，施工安全性低，施工成本高o缺陷责任期内如果蓄电池损坏，修复成本降低项目利润已建成高速公路，已实施全程监控3Km内传统方式供电o部分区域电力电缆已经被盗分布式供电o部分区域蓄电池损坏，导致设备无效o太阳能电池板设计发电容量偏低，导致冬季供电不足，设备无法工作o长时间亏电导致蓄电池容量降低较大，连续阴雨天或雾霾天设备无法工作o太阳能电池板污损导致发电效率

6、降低，无法支撑长时间应用o总是需要给蓄电池紧急充电，维护成本居高不下o传统供电分布式供电直流远程供电怎么办？如何应对市场的需求变化？如何解决现有的问题？高速公路供电情况概述现有供电系统面临的挑战基于市电系统的远程供电产品高速公路超小型微电网结构的智能供电内容基于市电系统的远程供电产品基于市电系统的远程供电产品所谓局端设备，是指放置于变电室的电源发生器， 用于将市电变换后输出至外场 设备侧所谓远端设备是指放置于路侧用电设备处的隔离电源转换器，用于将传输过来的电能转换为市电局端设备电源发生器远端设备隔离电源转换器基于市电系统的远程供电产品高速公路供电需要什么样的产品？o设备分布在公路沿线，电压功率

7、需求不一o供电距离为变电站两侧25Km以内o供电效率尽量高，即线损尽量小o较容易的施工方式o较低的建设成本o设备侧电压等级最好为交流220V，这样减少设备选型的压力o用电安全等级不低于市电供电问题的解决o高速公路中央隔离带的硅芯管，可以用吹缆的方式来敷设电缆o供电系统在设备侧可以提供高质量的交流220V电源（方便设备使用，方便施工使用）o供电系统可以在380V发生偏相、缺相等情况下正常使用o供电系统能够适应农电的电力质量较差的现状o供电系统既高效又安全基于市电系统的远程供电产品产品定义所谓基于市电远程供电产品，是指：1）远程供电产品的输入端采用市电规格输入（即：380V/220V交流输入），2

8、）在公路沿线采用市电规格输出（即，380V/220V交流输出），3）电力的传输线缆采用26mm2210mm2的电力电缆，通过硅芯管敷设，4）传输过程中的电力采用“浮地”系统以保证用电安全，线路总负载不超过15KVA的供配电产品。基本特点供电距离为变电站两侧025Km单一负载功率不高于5KVA总负载功率内，供电设备数量不限设备侧供电单元，同功率可等效替换，方便维护基于市电系统的远程供电产品技术规格所谓局端设备，是指放置于变电室的电源发生器， 用于将市电变换后输出至外场 设备侧所谓远端设备是指放置于路侧用电设备处的隔离电源转换器，用于将传输过来的电能转换为市电已建成全程监控，采用光伏/风光互补供电

9、，部分或全部蓄电池故障，怎么办？能够将光伏/风光互补发电系统高效利旧？高速公路供电情况概述现有供电系统面临的挑战基于市电系统的远程供电产品高速公路超小型微电网结构的智能供电内容微电网微电网（Micro-Grid）也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过开关关联至常规电网。 微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供

10、给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。高速公路超小型微电网结构的智能供电已建成光伏/风光互补分布式供电系统的高速公路，因为部分或者全部蓄电池的失效，供电系统处于部分/全部失效状态分布式发电系统还在生命周期内如何将有效的发电设备再利用？新建高速公路供电系统，能否兼顾光伏/风光互补发电（以下称分布式发电）和远程供电的优点，在分布式发电系统发电不足的情况下按需从市电取电？高速公路超小型微电网结构的智能供电拓扑结构高速公路超小型微电网结构的智能供电拓扑结构智能充放电控制系统替代系统中原有的充放电控制器最近端智能充放电控制系统通过升压降压系统与远程供电系统相连接智能充放电控制系

11、统通过升压降压系统相互连接智能充放电控制系统之间的连接电缆与远程供电系统的电缆同规格，敷设方式通过吹缆高速公路超小型微电网结构的智能供电功能简述智能充放电控制系统完全具备系统中原有的充放电控制器的功能智能充放电控制系统可自动检测蓄电池的可用性和性能。在蓄电池失效的状态下，将蓄电池从系统中自动剥离，并提供故障报警无蓄电池状态分布式发电系统中的发电设备依然可用智能充放电控制系统在分布式发电系统所提供电能不足的情况下自动从微电网中获取如蓄电池可用，智能充放电控制系统在分布式发电系统所提供电能过剩的情况下，优先给蓄电池充电。还有电能过剩的情况下自动将多余电能上传至微电网分布式发电系统无法提供电能时，自

12、动从微电网获取高速公路超小型微电网结构的智能供电几种典型应用已建设分布式供电系统，但由于部分蓄电池损毁，导致供电不正常应用：将所有分布式供电系统相互连接，分布式供电系统与远程供电系统连接。在太阳/风能充足情况下，优先使用太阳/风能发电 ，多发电力在可用蓄电池中储存，如蓄电池全部不可用，则将多余电能泄放；在太阳/风能不足情况下，优先使用蓄电池电能，在蓄电池电能不足情况下，从远程供电系统获得电能差额。如有需要，也可对蓄电池充电。 高速公路超小型微电网结构的智能供电几种典型应用新建高速公路远程供电应用：1）不采用蓄电池储能。将所有分布式供电系统相互连接，分布式供电系统与远程供电系统连接。在太阳/风能充足情况下，优先使用太阳/风能发电 ，多发电能自动泄放；在太阳/风能不足情况下，从远程供电系统获得电能差额。 2）采用蓄电池储能。应用模式同已建成分布式供电的高速公路。高速公路超