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工业园区智慧能源集成技术研究与应用

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成果主要完成人

杜 涛、毛 蓉、张 勇、刘 剑、张玉荣、杨 钊

项目概况

随着现代工业园区的快速发展,能源利用率问题日益突出,研发园区智慧能源利用技术,加大可再生能源使用比例,实现园区内部碳排放与碳吸收自我平衡,不仅是国家“3060”双碳目标的政策要求,更是企业进一步降低制造成本的迫切需求。 为有效解决园区多能源综合利用问题,西安西电高压开关有限责任公司开展了工业园区智慧能源集成技术研究,从园区多能流智慧管理、储能产品可靠性提升、园区新能源安全并网等多个方面,对工业园区应用场景下用户需求,提出一系列智慧电网解决方案。 主要创新点为: 1、园区多能源综合管理技术。针对电力系统主网及配网可靠性运行问题,研发了柔性变电站互联系统及其运行技术、直流配电网优化控制技术,有效改善了交直流混合电网和直流配网稳定性;针对多能流能量交互、信息互动等问题,研发了多能流互补系统能量管理技术,实现对冷、热、电、热水等多能源的综合调度控制,保持园区管理范围内的电网稳定、供能与负荷的安全性、经济性运行的智慧管控。 2、高能量密度储能集装箱结构优化技术。针对高密度储能产品受限于整体结构稳定性不足、电池簇安装困难等问题,研发一种包含电池室、电气室、空调室的集装箱结构,集装箱电池室侧面采用折叠式双开门外围护结构。产品通过了极限堆载结构数值模拟、海外工况及国内抗震(9度)仿真计算。针对储能集装箱拆装困难问题,研发了集装箱结构优化技术,采用伸缩导轨、滑道和液压助力装置,解决了集装箱内部大型部件安装时吊运困难的问题,进一步优化空间结构,提高工作效率。针对高密度储能产品电池装卸劳动强度高问题,研究了一种新型可折叠的电池架结构,通过铰链、托盘、限位装置和伸缩滑动结构,拉伸折叠过程中,立柱围绕铰链旋转,使得拉伸时电池、托盘、滑道板和伸缩支架保持水平状态,实现空间立体与平面布置之间切换,降低装配强度。 3、储能并网优化技术。针对储能并网零序环流和电气设备较多问题,设计一种共直流母线并联逆变器间零序环流的抑制技术,及储能电池接口技术,进一步提高了储能产品使用的稳定性和制造成本。 4、针对永磁风电机变流器模式切换问题,研发了一种变流器用电压源电流源双模式切换控制技术,利用虚拟模块计算实现微电网中永磁风电机组的电流源控制模式及电压源控制模式的切换。 项目研发的微电网设计与研究技术中含有先进的大功率电力电子变换技术、前沿的能源管理技术和无线充电技术的应用技术,综合技术水平国际领先;研发的储能集装箱产品主体结构承载力极强,成功通过CSC型式试验,试验结果符合《国际集装箱安全公约》和《集装箱检验规范》要求,并获得中国船级社试验报告及认可证书。 项目整体已在12余项工程中得以应用,且相关成果已实现海外出口,累计销售额超过1.1亿元。项目取得发明专利1项、实用新型专利3项。项目获“2019年沣东杯陕西省科技工作者创新创业大赛”铜奖“中国西电集团第四届青年员工创新创业大赛”三等奖;2022 年度碳达锋碳中和行动典型案例三等奖。