能源互聯(lián)網(wǎng)視角下對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響分析與對策建議研究

周炳華　姚海燕　崔金棟　吳金榮　冉子晗

摘 ?要：在電力改革日漸深化的背景下，能源互聯(lián)網(wǎng)逐步發(fā)展，給電力發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)劃帶來了一定的影響。文章主要對能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了深入的了解與分析，首先介紹了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念與普遍發(fā)展規(guī)律，并結(jié)合我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑，分析未來的發(fā)展趨勢。最后基于能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對配電網(wǎng)規(guī)劃在電源側(cè)、輸配側(cè)、需求側(cè)三大方面產(chǎn)生的影響進(jìn)行闡述并提出一定的建議，旨在優(yōu)化配電網(wǎng)規(guī)劃方法，對日后電網(wǎng)規(guī)劃研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);配電網(wǎng)規(guī)劃;分布式能源;規(guī)劃建議

中圖分類號：TM7 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）31-0126-02

Abstract： In the context of the deepening of power reform， the gradual development of energy Internet has brought a certain impact on power development and power grid planning. This paper mainly makes an in-depth understanding and analysis of the energy Internet. Firstly， it introduces the concept and general development law of the energy Internet， and analyzes the future development trend combined with the development path of the energy Internet in China. Finally， based on the background of energy Internet， this paper expounds the influence of distribution network planning on power measurement， transmission and distribution side and demand side， and puts forward some suggestions， in order to optimize the method of distribution network planning and provide reference for future power network planning research.

Keywords： energy Internet; distribution network planning; distributed energy; planning suggestion

引言

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，關(guān)于配電網(wǎng)規(guī)劃的各種新型影響因素不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃形式已經(jīng)不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的新能源供需。國內(nèi)外不少學(xué)者也針對能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃影響做了一定的探究。文獻(xiàn)[2]基于能源行業(yè)發(fā)展趨勢和技術(shù)探究了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展模式。文獻(xiàn)[3]以第三次工業(yè)革命為背景概述了能源互聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架及其組成，明確能源互聯(lián)網(wǎng)在未來發(fā)展中可能遇到的問題與挑戰(zhàn)。文獻(xiàn)[4]從能源供需角度出發(fā)研究了與未來能源約束條件和應(yīng)用技術(shù)水平相當(dāng)?shù)哪茉垂?yīng)與消費(fèi)技術(shù)框架。能源互聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)代最龐大的能源與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在國內(nèi)外得到了快速的發(fā)展，可借鑒典型國家的能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程歷程分析其對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響[5]。

綜上所述，國內(nèi)外對于基于能源互聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)規(guī)劃都有一定的研究，但是對能源互聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際工作中對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響研究不夠全面系統(tǒng)。因此，本文主要介紹能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)框架，從不同角度分析能源互聯(lián)網(wǎng)的具體影響，并提出自己的一些見解。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架及未來發(fā)展趨勢

1.1 電力系統(tǒng)中能源互聯(lián)網(wǎng)的典型構(gòu)架

能源互聯(lián)網(wǎng)，可以簡單理解為“互聯(lián)網(wǎng)+電網(wǎng)”，是一種以可再生能源為主要能源供應(yīng)源，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將分布式發(fā)電和儲能裝置互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)能源和信息雙向流動的新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

能源互聯(lián)網(wǎng)基本框架如圖1所示，主要分為發(fā)電側(cè)、輸配電及用電側(cè)。首先在發(fā)電側(cè)，主要利用智能發(fā)電系統(tǒng)對風(fēng)能、光伏等可再生能源進(jìn)行整合發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能源信息的互聯(lián)互通。在輸配側(cè)，主要包含了能源傳輸系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)以及智能配電系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，其中能源傳輸系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)能源和信息的雙向傳輸;能源管理系統(tǒng)主要是對能源進(jìn)行合理計(jì)劃和利用，提高能源利用率;智能配電系統(tǒng)主要對用戶配電網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備提供不間斷保護(hù)、監(jiān)視、控制，從而提高用戶供電可靠性。在用戶側(cè)，主要為用戶儲能系統(tǒng)和智能終端用電的發(fā)展，其中用戶儲能系統(tǒng)為用戶端能量和物質(zhì)的輸入和輸出、能量的轉(zhuǎn)換和儲存設(shè)備;智能終端用電主要包括智能家居、電動汽車、電氣化鐵路等大規(guī)模用電負(fù)荷設(shè)備。

1.2 我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路徑及未來趨勢

為實(shí)現(xiàn)構(gòu)建適合我國能源分布格局以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的能源互聯(lián)體系的目標(biāo)，可以將能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路徑分為三個(gè)階段。第一階段為近期發(fā)展階段，這一階段主要站在全局高度下做好整體系統(tǒng)構(gòu)架研究，初步確定能源互聯(lián)的未來發(fā)展模式和技術(shù)需要;第二階段為中期發(fā)展階段，在這期間能源市場競爭逐漸激烈，能源管理系統(tǒng)逐漸完善;第三階段為遠(yuǎn)期發(fā)展階段，這一階段將全面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)共享的信息平臺，完成能源供給和能源革命。我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)仍處于初次發(fā)展階段。

雖然能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展受到種種原因的制約，但隨著其優(yōu)化程度不斷加強(qiáng)，適用領(lǐng)域和范圍也將不斷擴(kuò)大。首先，能源供給更注重向清潔環(huán)保的可再生能源靠近，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)更加注重分布式電源和電動汽車的接入。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響分析

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)逐漸成熟，能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響也趨于多元化。為了更好的實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)背景下的配電網(wǎng)規(guī)劃，本文主要對能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響進(jìn)行了簡單的探究，并對出現(xiàn)的影響提出了對策和建議。

圖2 能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃影響

如圖2所示，可以將能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響分為三個(gè)方面：電源側(cè)、輸配側(cè)和需求側(cè);其中電源側(cè)的主要影響為能源互聯(lián)網(wǎng)背景下集中式和分散式的分布式電源的接入;在輸配側(cè)，主要為微網(wǎng)和智能配電的興起將改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的布局和規(guī)劃，考慮對儲能設(shè)備的配電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生的影響;在需求側(cè)，能源互聯(lián)網(wǎng)主要帶動了電動汽車和多元用電的發(fā)展，出現(xiàn)了各類智能家居、智能建筑。

2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對電源側(cè)的影響分析

能源互聯(lián)網(wǎng)對電源側(cè)的影響主要體現(xiàn)在分布式電源的發(fā)展，主要考慮分布式發(fā)電與儲能發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)中大量利用分布式電源及儲能放電時(shí)，使電網(wǎng)面臨雙向潮流的情況，同時(shí)由于其隨機(jī)性和不確定性特征使得功率出現(xiàn)嚴(yán)重變動，影響電能質(zhì)量，造成一定的線路損耗，負(fù)荷增長模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，配電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測不確定性增加;節(jié)點(diǎn)增多使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，優(yōu)化方案選取難度增加。

2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對輸配側(cè)的影響分析

能源互聯(lián)網(wǎng)在輸配側(cè)對電網(wǎng)規(guī)劃的影響主要體現(xiàn)在微網(wǎng)和智能配電的快速發(fā)展。微網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響與分布式電源對電網(wǎng)的影響大致相同，都具有不確定性、規(guī)劃難度大等問題。微網(wǎng)的不確定性大部分是由于微網(wǎng)中各類分布式能源的不確定性。微網(wǎng)接入配電后，配電系統(tǒng)不僅僅是簡單的電能分配，同時(shí)也兼顧了電能收集、傳輸和分配等功能，空間負(fù)荷預(yù)測、配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、電源規(guī)劃、隨機(jī)潮流等都會改變，原有的配電系統(tǒng)規(guī)劃方法不再適應(yīng)新環(huán)境下的系統(tǒng)規(guī)劃要求。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對配電網(wǎng)規(guī)劃對策建議

分布式發(fā)電作為分布式能源的一部分，主要形式為可再生能源，具有分散隨機(jī)、難以控制的缺點(diǎn)，使得分布式發(fā)電滲透率較低。因此為了克服電壓波動較大、電能質(zhì)量差的缺點(diǎn)，可以先根據(jù)區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的實(shí)際情況對分布式發(fā)電的接入點(diǎn)及相應(yīng)配套電網(wǎng)送出工程做出科學(xué)合理的規(guī)劃，全面掌握區(qū)域內(nèi)分布式發(fā)電資源，提高系統(tǒng)負(fù)荷率。由于分布式電源分布于負(fù)荷位置因此可以通過優(yōu)化負(fù)荷點(diǎn)的分配來合理配置分布式電源。其次，面對分布式發(fā)電隨機(jī)性、不確定性的缺點(diǎn)，可以考慮在發(fā)電側(cè)接入適當(dāng)?shù)膬δ苎b置，減少對電網(wǎng)的沖擊。

結(jié)合微電網(wǎng)試點(diǎn)工程和評估，開展微網(wǎng)運(yùn)營模式和政策機(jī)制問題研究，找出適合我國的微網(wǎng)機(jī)制。建立健全微電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確微電網(wǎng)的基本特征及功能要素。進(jìn)行微電網(wǎng)的集成，滿足各類型直流電壓要求的分布式電源、充電設(shè)備、儲能系統(tǒng)以及電熱負(fù)荷等其他直流負(fù)荷的接入，提高系統(tǒng)的整體效率。充分利用不同能源在不同時(shí)段的消費(fèi)需求，有效解決可再生能源生產(chǎn)與需求時(shí)間維度的不匹配，提升微網(wǎng)群與電網(wǎng)間互動能力。

4 結(jié)束語

文章首先描述了能源互聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)，明確能源互聯(lián)網(wǎng)的整體概念。然后根據(jù)我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑分析未來整體趨勢。最后從電源側(cè)、輸配側(cè)、需求側(cè)三個(gè)方面分析能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響，并依據(jù)產(chǎn)生的影響提出合理的建議或?qū)Σ?。其中，電源?cè)的影響因素主要在于集中式和分散式的分布式能源的大量接入使得能源開始從單向傳輸向多向交互轉(zhuǎn)換;輸配側(cè)的影響因素主要在于微網(wǎng)和智能配電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展;需求側(cè)的影響因素在于能源互聯(lián)網(wǎng)帶動了多元用電和電動汽車領(lǐng)域的發(fā)展，出現(xiàn)了各類智能家居、智能建筑。通過對能源互聯(lián)網(wǎng)的初步認(rèn)識為今后電網(wǎng)規(guī)劃的發(fā)展合理化提供了一定的幫助。

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