基于高可靠性的新型低壓網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

呂培強(qiáng)

摘 要：電力能源供應(yīng)服務(wù)于國家改革發(fā)展大局，安全可靠、經(jīng)濟(jì)運行、綠色環(huán)保、適度超前對電力行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展具有深遠(yuǎn)的社會價值。文章重點對如何加快提升供配電保障能力，優(yōu)化電力能源供給，普惠千家萬戶，提出了新型高可靠性低壓網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方式，適應(yīng)分布式電源友好接入消納，進(jìn)而綜合提升低壓供電安全、經(jīng)濟(jì)、清潔效能，實現(xiàn)節(jié)能降耗新目標(biāo)。同時，也為相關(guān)制造企業(yè)、社會資源參與堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)提供了市場前景分析。

關(guān)鍵詞：低壓網(wǎng)絡(luò)；智能互聯(lián)；節(jié)能降耗；技術(shù)改造

1 概述

電能作為安全、清潔、優(yōu)質(zhì)、高效的二次能源，能夠替代絕大多數(shù)能源需求，是未來最重要的終端能源。在智能制造、自動控制、信息通信、電力電子等先進(jìn)技術(shù)和可再生能源加速發(fā)展推動下，電網(wǎng)邁向了智能發(fā)展的新階段。當(dāng)下如何適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化、城市化發(fā)展對高可靠性供電提出的新目標(biāo)，深化滿足分布式電源和用電負(fù)荷持續(xù)增長需求，保障其安全可靠供電能力，大幅度提升降耗節(jié)能的經(jīng)濟(jì)成效，將成為新的研究課題之一。而傳統(tǒng)低壓供配電網(wǎng)絡(luò)主要存在的問題集中反映在以下幾個方面。

1.1 傳統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)接線方式靈活性不足

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，用戶對供電可靠性的要求越來越高，這就給原有配電設(shè)備的質(zhì)量和配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了更高的要求。

而原有低壓配電網(wǎng)大部分采用放射形供電，雖然有助于保證潮流的單向流動，易于繼電保護(hù)等設(shè)施的實現(xiàn)，但這種供電方式弊病較多，一旦某處發(fā)生故障，就會造成整條線路的大面積低壓客戶停電，且停電時間較長，可靠性差。對此需要研究推進(jìn)國際對標(biāo)，實現(xiàn)停電次數(shù)與時間減少到先進(jìn)國家水平，縮短差距進(jìn)而對社會公眾造成的影響最小，保障合格、連續(xù)、可靠的電力供應(yīng)，改變傳統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)接線方式靈活性不足，切實提升低壓配電網(wǎng)智能化、互動化、信息化管控能力，不斷滿足用電客戶訴求及服務(wù)質(zhì)量體驗的新需求。

1.2 低壓網(wǎng)絡(luò)智能化供電的應(yīng)用能力不足

由于目前低壓配電網(wǎng)缺乏自動化設(shè)備，沒有對低壓配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測，故障信息依賴用戶反饋，智能化化程度低。

對于故障的排除往往通過人工現(xiàn)場操作實現(xiàn)，而實際現(xiàn)場低壓配電網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，終端眾多，進(jìn)一步延長了故障的排除時間，加大了人力的投入。

為此亟需推進(jìn)智能電網(wǎng)設(shè)計、建設(shè)、物料、施工和驗收應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，契合分布式新能源提速融合的發(fā)展需求，提升供電服務(wù)全流程貫通能力，加速形成電網(wǎng)企業(yè)與電力客戶之間“共享、和諧、雙贏”的協(xié)作共建關(guān)系，讓廣大電力客戶貼心感受到智能供電的新體驗。

1.3 低壓供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性評估存在薄弱環(huán)節(jié)

目前低壓供電可靠性信息較為分散，對此比較供電部門所投入的輻射狀網(wǎng)架改造，智能化提升等運營成本，是否切實解決了配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，迫切需要不斷完善可靠性與經(jīng)濟(jì)性評估方案。

通過合理有效的評估，揭示影響電力供應(yīng)和電能質(zhì)量環(huán)節(jié)上存在的主要問題，指導(dǎo)低壓配電網(wǎng)接線方式的改造、改變其現(xiàn)有的輻射狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行智能化控制，實現(xiàn)對低壓配網(wǎng)的實時監(jiān)測，及時掌握運行設(shè)備與安全裕度、供電可靠性和經(jīng)濟(jì)運營等關(guān)鍵影響因素，為妥善消除設(shè)備隱患、保證安全可靠供電、儲備建設(shè)與改造項目等提供決策依據(jù)。

2 新型低壓網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方式的探索

2.1 互聯(lián)互供組網(wǎng)設(shè)想

與傳統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)采用輻射型供電對比，新型低壓互聯(lián)互供接線方式，在保持原有低壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的基礎(chǔ)上，通常工程應(yīng)用采取少改造，突出安全與經(jīng)濟(jì)，智能與靈活特征，達(dá)到適應(yīng)分布式電源的開放與接納。

所涉一次設(shè)備改動量少，巧妙增設(shè)微機(jī)保護(hù)功能，數(shù)據(jù)通信傳輸功能，適當(dāng)位置補(bǔ)充低壓網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)功能，具備遠(yuǎn)方監(jiān)測與調(diào)控功能，改變以往僅依憑運行人員經(jīng)驗，而實際負(fù)荷估算差別大，“盲調(diào)”幾乎處處存在，更多只能通過事后彌補(bǔ)等被動工作局面。

2.2 互聯(lián)互供接線方式

新型低壓互聯(lián)互供接線方式（如圖1所示）用于連接兩路電源和多個負(fù)載的低壓配電網(wǎng)，包括第一母線、第二母線、第一進(jìn)線低壓斷路器DLa、第二進(jìn)線低壓斷路器DLb、第一多位刀閘DZ/a、第二多位刀閘DZ/b以及若干個低壓環(huán)網(wǎng)供配三位態(tài)調(diào)整負(fù)荷裝置。

第一路電源經(jīng)第一進(jìn)線低壓斷路器DLa和第一多位刀閘DZ/a而能夠與第一母線的上游和（或）第二母線的下游相可分離的連接，即第一路電源可以連接第一母線的上游A1、第二母線的下游B8中的一個或者兩個；而第二路電源經(jīng)第二進(jìn)線低壓斷路器DLb和第二多位刀閘DZ/b而能夠與第二母線的上游和（或）第一母線的下游相可分離的連接，即第二路電源可以連接第二母線的上游B1、第一母線的下游A8中的一個或者兩個。

2.3 新型組網(wǎng)的顯著特征

新型低壓組網(wǎng)方式至少具有以下顯著特征。

（1）是進(jìn)一步提升可靠供電能力，解決了電力用戶受電末端相對可靠供電弱化的問題，保障所有電力用戶“一視同仁”均衡得到持續(xù)供電。

（2）是借助數(shù)據(jù)通信及微機(jī)保護(hù)新技術(shù)，可實現(xiàn)就地平衡負(fù)載出力，解決了以往“大馬拉小車”，容量錯配的問題。

（3）是科學(xué)對應(yīng)“超重載”現(xiàn)象，通過輔助遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)知電力用戶負(fù)荷變化趨勢，靈活調(diào)配供電容量滿足增量需求。

（4）值得關(guān)注的是自適應(yīng)“微網(wǎng)”組態(tài)分布式電源的接入需求，就地消納太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能等類型資源，主動營造社會力量參與電力投資的良好環(huán)境，共享電力發(fā)展新成果。

3 適用現(xiàn)場的應(yīng)用實踐分析

3.1 安全供電與經(jīng)濟(jì)節(jié)能雙提升

低壓配電網(wǎng)絡(luò)安全供電、可靠用電的基礎(chǔ)重點之一是如何提升低壓斷路器工作性能，適應(yīng)低壓互聯(lián)互供接線方式新要求，提升制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，不斷開拓新市場的能力。

3.2 靈活實現(xiàn)“削峰填谷”技術(shù)方案

新型低壓網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方式，改變了傳統(tǒng)輻射型供電模式，即自配電變壓器電源端起至供電末端，其供電可靠性逐級弱化的問題。

3.3 優(yōu)化利用配電變壓器容量

隨機(jī)抽取800千伏安公用配電變壓器一臺，其中月度負(fù)載率和抄見電量作為重點觀察對象，反映出1月-12月份配電變壓器平均負(fù)載率與配電變壓器峰值負(fù)載率之間存在60%-70%的差值，如何應(yīng)對現(xiàn)場出現(xiàn)的這類情況，目前更多的依賴于增加變壓器容量。

實際工程應(yīng)用新型低壓網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方式，可大力提升配電變壓器平均負(fù)載率，通過部分配電變壓器依次輪流投入現(xiàn)場，在減少新增配電變壓器投入，降低配電變壓器運行損耗的同時，綜合負(fù)載利用率可見提升85%-140%，節(jié)能效果明顯。

3.4 “微網(wǎng)”就地接入消納更經(jīng)濟(jì)

以10kW的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元為例接入新型低壓網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)自適應(yīng)“余電”上網(wǎng)。

光伏發(fā)電用戶上網(wǎng)電量可按下式推算：

W=K*H*P*E （1）

其中：W：上網(wǎng)發(fā)電量（kWh）；K：綜合效率系數(shù)；H：水平面太陽能總輻照量（kW·h/m2）；P：安裝組件容量（kW）；E：標(biāo)準(zhǔn)條件下的輻照度常數(shù)取1kW/m2；

W=0.43×3.75×365×10×1=5885.625kWh

隨著光伏組件轉(zhuǎn)換效率、逆變器效率、光伏發(fā)電系統(tǒng)可用率等主要綜合效率的不斷提升，可預(yù)測平均上網(wǎng)電量將突破1萬度/年。

4 結(jié)束語

新型高可靠性低壓網(wǎng)絡(luò)實踐探索，其核心價值是為了進(jìn)一步提升供電質(zhì)量和效率效能，更好地就地均衡負(fù)載，提高負(fù)載利用率，消納分布式微網(wǎng)接入公網(wǎng)，使得最廣泛用戶切實感受到智能電網(wǎng)發(fā)展新成果，實現(xiàn)節(jié)能降耗新目標(biāo)，其中孕育著供配電新技術(shù)、新設(shè)備、新裝置的推陳出新，更新?lián)Q代，必將吸引更大范圍的制造企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)，更多層面的社會資源參與建設(shè)，從而加速成果轉(zhuǎn)化更好地服務(wù)社會。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/GDW 480-2010.分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定[S].

[2]劉振亞.企業(yè)資產(chǎn)全壽命管理[M].北京：中國電力出版社，2015，12（2016.2重?。?31-134.