區(qū)域智能化配電方案研究①

摘 要：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)是智能配用電服務(wù)，其在統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)中地位突出。本文著眼于工業(yè)用戶，探究已有的電網(wǎng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)智能配用電的方案。

關(guān)鍵詞：智能化 配電方案 區(qū)域

中圖分類號：TP393.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0087-02

近年來，各國電力行業(yè)重點(diǎn)研究智能電網(wǎng)。根據(jù)我國的具體國情，國家電網(wǎng)明確提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”這一新的概念。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)依托于成熟的技術(shù)支持體系，智能配用電體系是上述體系的分支。配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的主要組成部分，是電網(wǎng)配置智能化的重要突破口，它面向用戶。

1 智能配電方案的概述

將高級傳感和測控技術(shù)、通信技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備結(jié)合起來，在事故及正常使用的狀態(tài)下使配電網(wǎng)的計(jì)算、保護(hù)、監(jiān)測、控制等與供電部門的工作環(huán)環(huán)相扣、緊密融合，允許接入分布式電源，為用戶提供分時(shí)計(jì)費(fèi)、擇時(shí)用電的互動型服務(wù)，以及更加高效、可靠、安全、優(yōu)質(zhì)的電能，這就是智能配電網(wǎng)的意義。通常，智能配電網(wǎng)分為三個層次，如下圖。智能配電網(wǎng)的特征有以下幾個：與用戶互動、提高設(shè)備可利用率、較強(qiáng)的自愈恢復(fù)能力、可視化管理、節(jié)約開銷、支持分布式電源接入、更高的安全性與可靠性等。

智能配網(wǎng)的基礎(chǔ)是物理實(shí)體電網(wǎng)，例如配電傳感器、配電終端、基礎(chǔ)設(shè)施等；它融合了許多現(xiàn)代技術(shù)，如控制技術(shù)、自動化技術(shù)、傳感測量技術(shù)等。由于智能配電網(wǎng)支持電動汽車、儲能裝置、分布式電源的使用和接入，比傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行更加靈活，可以提高能源利用的效率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。智能配電的技術(shù)支持系統(tǒng)有這樣幾個組成部分：智能配網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺、配電自動化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘和配網(wǎng)智能調(diào)度。

2 智能配電方案的技術(shù)路線

2.1 無源光電電流互感器的原理及分類

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，主要是完成配電自動化，這對于提高供電的可靠性以及改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量十分有效；可以進(jìn)一步開發(fā)清潔能源，使設(shè)備的利用率提高，優(yōu)化資源的配置；同時(shí)還能提高管理效率，更好的管理配電網(wǎng)。依據(jù)這篇文章建立的配電自動化的試點(diǎn)工程，應(yīng)當(dāng)緊密圍繞國家電網(wǎng)的“五大”體系建設(shè)和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)這一理念，建設(shè)“信息化、自動化、互動化”為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能配電網(wǎng)，全面提高配電網(wǎng)的安全管控能力和運(yùn)行管理水平，充分探索運(yùn)行管理配電網(wǎng)的新方法，使企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益不斷提升。

這一試點(diǎn)工程的主站系統(tǒng)的基礎(chǔ)是SCADA，核心是管理配網(wǎng)調(diào)度，加強(qiáng)信息的綜合利用及共享集成，使配網(wǎng)的業(yè)務(wù)管理流程化；通過IEB信息交換這一橋梁，充分提升信息交互水平和應(yīng)用系統(tǒng)集成，整合現(xiàn)有資源。利用已有的電纜通道，用EPON技術(shù)新建通信系統(tǒng)，連接終端與子站，使配電自動化全部覆蓋光纖；在配電自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使配網(wǎng)的調(diào)控一體化。

3 智能配電方案的具體設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)的對象是用戶，對于創(chuàng)新用戶服務(wù)、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率、保證供電質(zhì)量有重要意義。為了更好的體現(xiàn)智能電網(wǎng)互動性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)配電時(shí)，必須考慮用戶這一因素。本文著眼于工業(yè)用戶，探索設(shè)計(jì)智能配用電的方案。

3.1 設(shè)計(jì)原則

本文涉及到的項(xiàng)目，是以智能配用電技術(shù)為基礎(chǔ)，其智能配用電的設(shè)計(jì)方案，是根據(jù)工業(yè)用戶用電行為的特點(diǎn)，進(jìn)行新產(chǎn)品與服務(wù)的設(shè)計(jì)，以達(dá)到智能配用一體化的目的。智能配用電方案包括以下幾種：智能用電功能和通信功能的綜合設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)配用一體化的互動平臺；智能配用電技術(shù)支持系統(tǒng)等。用戶的反應(yīng)可以分為五個類別：用電安全與便捷特征、環(huán)境保護(hù)、電力市場信號響應(yīng)特征、電能質(zhì)量要求、用電需求特征。

3.2 需求分析

對于工業(yè)用戶，設(shè)計(jì)配電方案，首先要完善配用電一體化，根據(jù)不同用戶不同的用電需求，推廣與實(shí)施不同的方案，提供互動化、多樣化、個性化的服務(wù)，充分發(fā)揮用戶的市場的主體的作用，優(yōu)化智能電網(wǎng)的分配。通過調(diào)研總結(jié)工業(yè)用戶，探索未來智能電網(wǎng)的前進(jìn)道路，用戶用電需求有高級需求、中級需求、基礎(chǔ)需求這三個層次，不同的層次具體的需求內(nèi)容也不相同。

基礎(chǔ)需求：要求供電可靠、安全，使電費(fèi)的成本降到最低，且不影響企業(yè)正常生產(chǎn)運(yùn)營。這一層次的企業(yè)在電力市場中被動。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于企業(yè)的成本控制水平和信息化水平有限，一部分企業(yè)，其電費(fèi)的控制手段和成本管理粗糙，對用電量只進(jìn)行月統(tǒng)計(jì)或年統(tǒng)計(jì)，按時(shí)段統(tǒng)計(jì)的企業(yè)很少，管理不夠精細(xì)化。

中級需求：部分企業(yè)有較高的自動化和信息化水平，粗放型的電能使用和成本管理已經(jīng)不能滿足企業(yè)發(fā)展需求，需要充分利用現(xiàn)代化的管理手段，優(yōu)化電能資源的配置。

（1）定制電力：不同的工業(yè)用戶有著不同的生產(chǎn)特點(diǎn)，其對電能質(zhì)量水平的需求也各不相同，定制電力就是為了滿足特定企業(yè)的特定需求。不同的企業(yè)需求電能質(zhì)量不同，不同的電能質(zhì)量對應(yīng)不同的價(jià)格，配置不同質(zhì)量的電能必須以配電自動化系統(tǒng)為支撐。

（2）多渠道自助服務(wù)：用戶作為買方，希望用電安全可靠，用電成本較低，同時(shí)希望服務(wù)更加互動化、個性化、便捷化、多樣化，對電力公司的營銷要求越來越高。自助服務(wù)包括以下幾個方面：信息查詢及發(fā)布、費(fèi)用結(jié)算、用電咨詢、故障的診斷及處理、業(yè)務(wù)擴(kuò)裝和其它增值形勢的服務(wù)，電網(wǎng)可以通過實(shí)體營業(yè)廳、短信、95598、網(wǎng)上營業(yè)廳、智能終端設(shè)備、郵件等不同的渠道提供這些服務(wù)。

（3）能效分析：隨著尤其大型高耗能企業(yè)等工業(yè)企業(yè)對節(jié)能減排的需求越來越大，企業(yè)越來越重視能效分析，主要包括能效項(xiàng)目實(shí)施效果驗(yàn)證、能效診斷、設(shè)備能耗的動態(tài)監(jiān)測信息等服務(wù)。

（4）用電分析：重點(diǎn)是分析統(tǒng)計(jì)企業(yè)的用電負(fù)荷，同時(shí)也可以進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)的負(fù)荷結(jié)構(gòu)分析、負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，比較不同用戶間的負(fù)荷，使得企業(yè)更加精細(xì)的管理電能。

高級需求：建設(shè)未來智能電網(wǎng)的重點(diǎn)是互動化，通過企業(yè)與電網(wǎng)之間業(yè)務(wù)流、信息流、電力流的三流互動，使企業(yè)積極管理電能。在電能使用管理的過程中，企業(yè)的需求會上升到高級需求，企業(yè)開始重點(diǎn)考慮合理優(yōu)化配置電能資源，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。當(dāng)企業(yè)的中級需求達(dá)到其預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，企業(yè)可以立足于能效分析的結(jié)果，選擇具有經(jīng)濟(jì)效益的能效項(xiàng)目，與此同時(shí)，根據(jù)市場的電價(jià)，選擇適合本企業(yè)的電價(jià)策略，并在各個環(huán)節(jié)參與電網(wǎng)的負(fù)荷管理。

4.3 實(shí)施方案

對于三個需求層次，有三套不同的實(shí)施方案。

方案I：部分的工業(yè)用戶其關(guān)注的重點(diǎn)是供電的可靠性和電費(fèi)成本的降低，因此，方案增加了較多有意義的自助服務(wù)，其中一項(xiàng)是在線查詢，通過這個功能，企業(yè)可以更加方便、清晰的了解企業(yè)實(shí)際的用電狀況，包括電費(fèi)成本、負(fù)荷變化、設(shè)備能耗信息和電價(jià)信息等。

（1）電價(jià)信息的查詢：在短期內(nèi)，終端銷售的電價(jià)依然是由政府部門管制的，工業(yè)用戶不能自由選擇電價(jià)，電價(jià)數(shù)據(jù)的查詢應(yīng)運(yùn)而生，包括峰谷分時(shí)電價(jià)、固定電價(jià)和將來可能出臺的可中斷電價(jià)、高可靠性電價(jià)等。伴隨著改革電力市場，未來將可以為用戶提供實(shí)時(shí)的電價(jià)查詢服務(wù)，方便用戶。

（2）增值服務(wù)：如支持其它增值信息的查詢服務(wù)（例如其他能源的動態(tài)實(shí)時(shí)價(jià)格的查詢）、為大客戶提供節(jié)能評估的服務(wù)、為大客戶提供節(jié)能衍生品（例如二氧化碳等）的交易服務(wù)等。

（3）實(shí)時(shí)用電負(fù)荷情況的統(tǒng)計(jì)：監(jiān)測企業(yè)24小時(shí)的用電負(fù)荷的變化情況，這種監(jiān)測可以細(xì)化到不同的單個車間，同時(shí)，系統(tǒng)可以自動根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，生成該企業(yè)的用電負(fù)荷構(gòu)成的分析圖，方便企業(yè)管理。

方案II：配用電體系中信息互動平臺和通信技術(shù)正在不斷的發(fā)展，立足于原有的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，重點(diǎn)強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理的功能，使互動更加廣泛。

（1）定制電力服務(wù)：發(fā)展配電自動化，可以使配電網(wǎng)的電能質(zhì)量分布情況得到更好的監(jiān)測，并分析評估質(zhì)量問題對配電網(wǎng)電能的不利影響，通過配置各種智能型裝備來治理和抑制電能質(zhì)量。將來，終端電價(jià)會部分放開，企業(yè)可以自主選擇電價(jià)，在電力供應(yīng)商更好的為重要用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

（2）用電策略定制的服務(wù)：依據(jù)工業(yè)用戶提供的電費(fèi)預(yù)算和生產(chǎn)計(jì)劃等信息，電力公司可以為用戶制定合理的用電計(jì)劃并選擇合適的電價(jià)。

（3）在線的安全用電服務(wù)：通過系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)管理重要用戶的安全用電的狀況，并且依據(jù)用戶自備應(yīng)急電源配備、供電方式等信息，自動分析所監(jiān)測的重要用戶的供電安全問題可能出現(xiàn)在哪里，并向用戶提供治理用電安全隱患的方案。

（4）能效優(yōu)化的解決方案：通過利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)能耗過程可視化、信息化，提供管理提升、數(shù)據(jù)采集、智能控制、統(tǒng)計(jì)分析、決策支持等功能，使得用能結(jié)構(gòu)得以改善、運(yùn)行方式得以優(yōu)化，用能設(shè)備效率得以提高，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

方案III：通過調(diào)研智能用電項(xiàng)目，能效管理系統(tǒng)、智能用電管理系統(tǒng)的市場前景明朗，而側(cè)分布式的儲能裝置及電源似乎并不太受歡迎，只有少量自動化、信息化水平較高的大型工業(yè)企業(yè)對它有興趣，這些企業(yè)的一個公共特點(diǎn)就是用電需求層次普遍較高，所以，應(yīng)該向這類企業(yè)重點(diǎn)推廣用戶側(cè)分布式儲能裝置及電源。

（1）電能交易的服務(wù)：電力公司與用戶雙向計(jì)量用電，部分用戶需求側(cè)報(bào)價(jià)，通過這種方式用戶可以向電網(wǎng)出售電能或者從電網(wǎng)中買入，這樣就可以在不同的時(shí)段，電網(wǎng)和用戶之間互相供應(yīng)電量。

（2）充放電與儲能的接入管理系統(tǒng)：這個管理系統(tǒng)可以對用戶充電時(shí)段合理調(diào)配、分析統(tǒng)計(jì)用戶的充電需求。依托信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)，平衡電網(wǎng)負(fù)荷，使得用戶可以有序的充放電，使設(shè)備利用 效率得以提高，同時(shí)可以提供關(guān)于調(diào)度、配網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

5 結(jié)論

建設(shè)智能配電網(wǎng)是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的工程，根據(jù)不同用戶用電行為的不同，設(shè)計(jì)智能配用一體化這一新產(chǎn)品。本文對工業(yè)用戶用電需求進(jìn)行了分類，分為高級需求、中級需求、基礎(chǔ)需求，依據(jù)這個分類，設(shè)計(jì)相應(yīng)的用戶智能配用電方案，推動智能配用電的發(fā)展。

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