±10kV/750V直流变压器：引领交直流配电网变革 CNR219-166

这个项目要解决什么背景问题？

传统交流配电网在接入直流型电源与负荷时，需经过多级变换，环节多、损耗大，供电效率难以进一步提高。

在数据中心等场景中，光伏发出的直流电若按传统路径并网，需先逆变为交流，再经配电环节整流为直流供设备使用，多次变换造成明显的功率损失。同时，低压直流母线电压波动、光伏出力随机性等问题，也制约了新能源的实用利用。

针对上述问题，项目提出研制±10kV/750V直流变压器，作为交直流配电网的核心变换设备，实现中压直流与低压直流之间的实用变换与灵活控制，为新能源高渗透率接入和直流负荷集中区域提供新的供电方案。

现场存在哪些具体问题？

• 变换环节多，损耗明显。传统光伏供电需经逆变、升压、再整流等多级变换，每一级都带来功率损失，整体效率难以提高。
• 低压直流母线电压稳定性不足。分布式电源出力波动和负荷变化容易引起母线电压偏移，影响直流负荷稳定供电。
• 光伏最大功率点难以持续跟踪。前级变换器与后级直流变压器缺乏协同，光伏输出功率不能充分释放。
• 潮流控制灵活性差。交直流混合配电网中功率流向复杂，传统设备难以实现源、网、荷之间的智能互动。
• 核心设备依赖进口，成本较高。直流变压器产业化程度不足，制约了交直流配电网的推广建设。

本项目的创新目标是什么？

项目目标是研制一台电压等级涵盖±10kV直流与750V直流、容量达2.5MW的直流变压器，具备光伏最大功率点跟踪、低压直流母线稳压和实用隔离变换功能，并在实际交直流配电网示范工程中稳定运行，为后续产业化提供技术验证和运行经验。

技术方案如何实现？

该直流变压器采用H桥级联与高频变压器隔离技术，实现高低压直流变换。高压侧通过级联H桥模块承受±10kV直流电压，经高频变压器隔离后，低压侧输出750V直流。三绕组高频变压器设计改进了变比与工作频率，确保实用运行。

运行中，直流变压器与前级DCDC变换器协同工作，持续捕捉光伏最大功率点，最大化输出功率；同时稳定低压直流母线电压，为直流负荷或分布式电源提供稳定电力。在张家口阿里巴巴数据中心的交直流配电网示范工程中，分布式光伏直流汇集升压接入中压直流配网，再经直流变压器降压为数据中心供电，省去了传统光伏供电的一级变换。

设备额定工作电流125A，雷电冲击耐受电压75kV，短时工频耐受电压35kV，已在示范工程中稳定运行，积累了宝贵经验。未来产业化将聚焦持续改进装置功能、利用SiC等新型器件简化拓扑、降低成本加速推广。

创新亮点有哪些？

• 实用变换：省去传统光伏供电的一级变换，提高供电效率，减少功率变换损耗。
• 协同控制：与前级DCDC变换器协同捕捉光伏最大功率点，最大化输出功率。
• 灵活潮流：具备灵活的潮流控制功能，实现源网荷智能互动。
• 高耐压水平：雷电冲击与短时工频耐受电压分别达75kV与35kV，适应中压直流配网要求。
• 三绕组设计：改进变比与工作频率，保障高效隔离运行。

落地应用效果如何？

该直流变压器在张家口阿里巴巴数据中心交直流配电网示范工程中成功应用，将分布式光伏直流汇集升压接入中压直流配网，再降压为数据中心供电。这一模式省去传统光伏供电的一级变换，提高了供电效率，并凭借灵活的潮流控制实现了源网荷智能互动。

设备电压等级涵盖±10kV直流与750V直流，容量2.5MW，额定工作电流125A，已在示范工程中稳定运行。该技术为光伏并网提供了新手段，通过省去逆变环节提高并网转换效率，与云计算产业结合展现出对直流负荷的良好兼容性，作为电网的能量路由器，促进能源互联网发展。

产出物：±10kV/750V直流变压器样机及示范工程运行数据。

适用场景：新能源高渗透率接入地区、负荷多样化且集中的区域，以及数据中心等直流负荷场景。

常见问题

Q：该直流变压器的主要功能是什么？

A：实现±10kV直流与750V直流之间的变换，协同前级DCDC捕捉光伏最大功率点，稳定低压直流母线电压，并通过三绕组高频变压器改进变比与工作频率。

Q：示范工程中如何应用？

A：在张家口阿里巴巴数据中心，分布式光伏直流汇集升压接入中压直流配网，再经直流变压器降压为数据中心供电，省去传统光伏供电的一级变换。

Q：未来产业化重点方向是什么？

A：持续优化装置功能提升可靠性，利用SiC等新型器件简化拓扑提高效率，降低成本加速推广。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。