中低压直流配电系统的研究与实践，可有效支撑以新能源为主体的新型电力系统构建，对于高质量电能供给、新能源高效消纳与互联电网灵活运行具有重要意义。本书聚焦直流配电的前沿理论，从直流变换器、区域直流配电系统以及互联直流配电系统三个维度，对若干新型直流电力电子拓扑与直流系统运行控制方法展开系统性介绍。本书同时总结了近年来国内外直流配电领域的工程实践与标准化工作进展，为今后的直流配电研究提供参考。
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“智能电网技术与装备丛书”序
前言
第1章 概述 1
1.1 配电系统应用与背景 1
1.2 交流配电系统技术特征 3
1.2.1 交流配电系统结构 3
1.2.2 交流配电系统的运行与控制 7
1.2.3 交流配电系统的局限与挑战 9
1.3 直流配电系统发展与挑战 10
1.3.1 基本概念与技术内涵 10
1.3.2 国内外中低压直流配电系统研究进展 20
1.3.3 直流配电关键问题与挑战 23
1.4 本书研究意义与主要内容 24
参考文献 25
第2章 直流配电系统中的典型电力电子变换器 27
2.1 常见电力电子变换器及其分类 27
2.1.1 典型DC-DC变换器 27
2.1.2 典型DC-AC变换器 33
2.2 分布式电源接口变换器 37
2.2.1 阻抗型多模块串联式直流升压变换器 37
2.2.2 含有内部功率均衡单元的IIOS型直流升压变换器 47
2.3 直流接口变换器 54
2.3.1 具有极性反转能力的直流接口变换器 54
2.3.2 具有单双极性转换能力的直流接口变换器 59
2.4 面向宽工作范围变换器建模 65
2.4.1 变参数建模方法 66
2.4.2 “面向区域”控制设计 69
2.4.3 运行验证 81
2.5 本章小结 84
参考文献 84
第3章 区域直流配电系统运行与控制 86
3.1 单极区域直流配电系统运行 86
3.1.1 单极区域直流配电系统架构 86
3.1.2 多变换器协调控制策略 87
3.1.3 直流系统层级控制策略 88
3.2 双极直流配电系统运行 97
3.2.1 双极直流系统拓扑架构与功率流分析 97
3.2.2 自主均衡双极直流系统 104
3.2.3 非自主均衡双极直流系统 109
3.3 基于电流均衡器的双极直流系统的功率均衡策略 118
3.3.1 三线制低压直流配电系统的极间均衡 118
3.3.2 计及电流均衡器的分布式电源双极性接入 122
3.3.3 仿真验证与分析 126
3.4 本章小结 130
参考文献 131
第4章 互联直流配电系统架构与运行 134
4.1 互联直流系统网络架构 134
4.2 配电系统中直流变电站拓扑 135
4.2.1 内部交流型直流变电站 137
4.2.2 内部直流型直流变电站 138
4.2.3 直流自阻型直流变电站 140
4.3 直流配电系统拓扑评估 142
4.3.1 直流配电系统成本评估 142
4.3.2 直流配电系统运行损耗评估 144
4.3.3 直流配电系统运行可靠性评估 147
4.4 互联直流系统运行目标与目标动态模型 150
4.4.1 互联系统控制目标 150
4.4.2 基本系统控制架构 150
4.4.3 数学模型 152
4.5 互联配电系统层级控制 156
4.5.1 变换器控制层 157
4.5.2 路由控制层 160
4.5.3 层级控制与集中控制的比较 162
4.6 互联配电系统实证研究 165
4.6.1 直流变电站启动 167
4.6.2 输入光伏电站端的功率变化 167
4.6.3 直流端口功率分配 168
4.6.4 损耗优化 168
4.7 本章小结 169
参考文献 170
第5章 中低压直流配电系统的主动潮流控制 173
5.1 直流潮流控制器技术背景 173
5.1.1 直流电网技术与潮流控制问题 173
5.1.2 复杂直流系统的潮流控制解决方案：直流潮流控制器 174
5.2 单潮流控制自由度直流潮流控制器 176
5.2.1 电阻型直流潮流控制器 176
5.2.2 串联可调电压源型直流潮流控制器 177
5.2.3 直流变压器型直流潮流控制器 178
5.2.4 线间直流潮流控制器 179
5.3 复合型直流潮流控制器 183
5.3.1 复合型直流潮流控制器拓扑构建方案 183
5.3.2 复合型直流潮流控制器运行机理分析 187
5.3.3 复合型直流潮流控制器控制策略 192
5.4 模块化多线间直流潮流控制器 194
5.4.1 多线间直流潮流控制器的等效模型与控制能力分析 194
5.4.2 模块化多线间直流潮流控制器的拓扑结构 196
5.4.3 多线间直流潮流控制器运行机理 200
5.4.4 多目标控制策略 205
5.5 本章小结 207
参考文献 208
第6章 直流配电的工程实践探索 211
6.1 直流配电系统典型应用场景 211
6.1.1 分布式光伏直流发电与并网 211
6.1.2 集中式海上风力发电与并网 212
6.1.3 直流船舶电力系统 213
6.1.4 直流建筑 214
6.1.5 直流充电站 215
6.1.6 直流数据中心 216
6.2 国外直流输配电工程 217
6.2.1 德国西门子公司SIPLINK系统 217
6.2.2 日本大阪大学直流试验系统 218
6.2.3 美国弗吉尼亚理工大学SBN工程 219
6.2.4 德国亚琛工业大学City of Tomorrow工程 220
6.2.5 韩国巨次岛直流配电系统示范工程 220
6.2.6 德国FEN中压直流示范工程 221
6.3 国内直流输配电工程 222
6.3.1 深圳宝龙工业区柔性直流配电工程 223
6.3.2 唐家湾多端交直流混合柔性配电网互联工程 223
6.3.3 苏州吴江中低压直流配电网工程 225
6.3.4 贵州大学五端柔性直流配电示范工程 226
6.3.5 杭州江东新城智能柔性直流配电网示范工程 227
6.3.6 苏州同里新能源小镇交直流混合配电网示范工程 228
6.3.7 北京延庆交直流分区互联示范工程 228
6.3.8 深圳未来大厦直流示范工程 230
6.3.9 雄安新区全直流生态低压直流供用电系统 231
6.3.10 大理光伏直流升压并网技术示范系统 231
6.3.11 张北分布式光伏多端口接入中低压直流配电系统实证平台 232
6.4 技术标准化工作 234
6.4.1 国际标准工作 235
6.4.2 我国标准工作 237
6.5 本章小结 241
参考文献 241
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