智能配電網(wǎng)建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)

代偉

摘要：智能配電網(wǎng)主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配電遠(yuǎn)方終端組成，通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)、模塊和設(shè)備的智能化，同時(shí)結(jié)合地理信息系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)正常情況下配電網(wǎng)與電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化運(yùn)行以及故障情況下的快速定位、隔離、恢復(fù)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等功能，從而為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能，為電力企業(yè)提供便捷、高效的管理平臺(tái)和途徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)管理者、電力用戶、系統(tǒng)運(yùn)行操作的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);建設(shè);關(guān)鍵技術(shù)

前言：

智能配網(wǎng)作為重要的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)揮著非常重要的作用，同傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能配網(wǎng)體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢(shì)功能，得益于多重技術(shù)的支持，配網(wǎng)能夠高效、安全、持續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，提高供電服務(wù)水平，確保用戶安全用電?；诖?，本文從智能電網(wǎng)概述入手，并對(duì)建設(shè)智能配電網(wǎng)的作用與意義進(jìn)行了總結(jié)，昀后對(duì)智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，一起為我國(guó)智能配電網(wǎng)的發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。

1.智能電網(wǎng)概述

智能配網(wǎng)是在智能化技術(shù)的支持下逐漸形成的配網(wǎng)系統(tǒng)，內(nèi)部包括以下系統(tǒng)：主站與子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配網(wǎng)遠(yuǎn)程終端等。憑借對(duì)配網(wǎng)不同環(huán)節(jié)、模塊以及設(shè)備等的智能化優(yōu)化，再配合 GIS技術(shù)，達(dá)到配網(wǎng)同電力系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配合，不斷地優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)行，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，能夠高效、及時(shí)地鎖定故障位置，并及時(shí)隔離、解除故障，以此為基礎(chǔ)來(lái)為用戶供應(yīng)高質(zhì)量的供電服務(wù)。能夠昀大程度地實(shí)現(xiàn)用戶，供電企業(yè)與智能配網(wǎng)系統(tǒng)間的協(xié)作。

2.建設(shè)智能配電網(wǎng)的作用與意義

我國(guó)智能電網(wǎng)建成后，將形成結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)電網(wǎng)，其電力承載能力顯著加強(qiáng)，形成“強(qiáng)交、強(qiáng)直”的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大水電、大煤電、大核電、大規(guī)?？稍偕茉吹目鐓^(qū)域、遠(yuǎn)距離、容量、低損耗、高效率輸送，區(qū)域間電力交換能力明顯提升。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性將大幅提升，電網(wǎng)各級(jí)防線之間緊密協(xié)調(diào)，具備抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，能夠有效避免大范圍連鎖故障的發(fā)生，顯著提高供電可靠性，減少停電損失。全面建成橫向集成、縱向貫通的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在線智能分析、預(yù)警和決策，以及各類新型發(fā)輸電技術(shù)設(shè)備的高效調(diào)控和交直流混合電網(wǎng)的精益化控制。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施全壽命周期內(nèi)的統(tǒng)籌管理。通過(guò)智能電網(wǎng)調(diào)度和需求側(cè)管理，電網(wǎng)資產(chǎn)利用小時(shí)數(shù)大幅提升，電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率顯著提高。實(shí)現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動(dòng)：將形成智能用電互動(dòng)平臺(tái)，完善需求側(cè)管理，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。同時(shí)，電網(wǎng)可綜合利用分布式電源、智能電能表、分時(shí)電價(jià)政策以及電動(dòng)汽車充放電機(jī)制，有效平衡電網(wǎng)負(fù)荷，降低負(fù)荷峰谷差，減少電網(wǎng)及電源建設(shè)成本。建設(shè)智能電網(wǎng)，有利于促進(jìn)裝備制造和通信信息等行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，為我國(guó)占領(lǐng)世界電力裝備制造領(lǐng)域的制高點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

1配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行研究

1.1結(jié)構(gòu)方面

首先，在分析制約配電網(wǎng)智能化的政策及技術(shù)因素基礎(chǔ)上，規(guī)劃配電網(wǎng)走向智能的策略與步驟，其中，需要結(jié)合經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)等約束，分析系統(tǒng)長(zhǎng)期供需狀況，目的是確保資金投入和新產(chǎn)品、技術(shù)有序進(jìn)入，并考慮如何構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)式的未來(lái)電網(wǎng);其次，進(jìn)行分散電源規(guī)劃研究，包括準(zhǔn)入條件（地點(diǎn)、費(fèi)用）分析，采用含成本、可靠性等多種因素的多目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行投資規(guī)劃及其影響因子分析，含有分散電源的配電網(wǎng)新型潮流、GIS及可靠性分析，分散電源運(yùn)行管理、風(fēng)險(xiǎn)及 DR對(duì)運(yùn)行影響分析等。

3.1.2運(yùn)行方面

為實(shí)現(xiàn)完美電力目標(biāo)，支持系統(tǒng)應(yīng)包含自動(dòng)儀表測(cè)量、用戶用電管理、配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、設(shè)備故障預(yù)測(cè)、停電管理及恢復(fù)、峰荷管理等功能模塊。

2分散電源、分布存儲(chǔ)及 DR研究

2.1DR市場(chǎng)建設(shè)

首先，提出包括智能儀表、智能電器、智能樓宇、分散電源、分布存儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)、市場(chǎng)交易平臺(tái)、用戶管理、用戶分析及決策、數(shù)據(jù)管理、結(jié)算及賬單管理、爭(zhēng)議處理、通訊等各種要素在內(nèi)的 DR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);其次，針對(duì)不同用戶，分別確定參與 DR的運(yùn)作模式、容量以及評(píng)價(jià)體系;昀后，應(yīng)適時(shí)建設(shè)示范小區(qū)。

3.2.2分布存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)

首先，需確定它與電網(wǎng)間的接口，包括安裝地點(diǎn)、數(shù)據(jù)流及其控制、管理系統(tǒng);其次，進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性分析，并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試;昀后，需研究存儲(chǔ)設(shè)備提供輔助服務(wù)的能力及其實(shí)時(shí)性能。值得一提的是，電動(dòng)汽車近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用，它一般選擇在負(fù)荷低谷時(shí)段進(jìn)行快速充電，這類負(fù)荷十分分散，且隨機(jī)性強(qiáng)，如果大量存在，將對(duì)電網(wǎng)的控制及電能質(zhì)量帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，同時(shí)，它也是一個(gè)移動(dòng)電源，用戶可以選擇在負(fù)荷高峰，實(shí)時(shí)電價(jià)高的時(shí)段向電網(wǎng)注入多余電能以獲取利潤(rùn)，這對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的運(yùn)行也必將產(chǎn)生巨大的影響，以上兩方面的問(wèn)題都需要做深入研究。

3.2.3智能儀表選擇

DR離不開間斷式測(cè)量且提供雙向信息服務(wù)的自動(dòng)智能儀表及其開放式管理系統(tǒng)，需要定義其通訊網(wǎng)關(guān)、系統(tǒng)原型、數(shù)據(jù)格式與功能模塊。此外，眾多智能儀表的產(chǎn)品供應(yīng)商多來(lái)自 IT領(lǐng)域，其更新?lián)Q代速度快，會(huì)帶來(lái)相互間不兼容、系統(tǒng)更換頻繁的問(wèn)題，需要采取統(tǒng)一模型和標(biāo)準(zhǔn)以及模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)等措施。

3.2.4運(yùn)行分析

一是能根據(jù)電價(jià)及天氣情況實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)分散電源的電量輸出;二是在市場(chǎng)環(huán)境下，進(jìn)行包括隨機(jī)潮流及短路電流等在內(nèi)的穩(wěn)態(tài)分析;三是考慮分散電源運(yùn)行間斷性的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和機(jī)組組合;四是包括分散電源、DR用戶、分布存儲(chǔ)設(shè)備、電力電子元件及其控制系統(tǒng)的暫態(tài)時(shí)域及頻域分析，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠;昀后，由于分散電源通常由電力電子元件接入電網(wǎng)，因此，需要研究電力電子設(shè)備及通訊系統(tǒng)的可用性及其可能的運(yùn)行模式。

3.2.5開發(fā)基于分散電源、DR用戶、分布存儲(chǔ)設(shè)備

等元素在內(nèi)的新型能量管理系統(tǒng)。這需要有嶄新的理念、工具和技術(shù)保證手段，重點(diǎn)是研究如何利用這些元素建立自愈網(wǎng)絡(luò)、如何利用遠(yuǎn)方控制協(xié)調(diào)這些分散元素以及如何確保電網(wǎng)電能質(zhì)量等。

3.3配電設(shè)備優(yōu)化管理

首先，研究設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視及診斷的高級(jí)模型、算法與工具;其次，從可靠性、電能質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)支撐等方面進(jìn)行設(shè)備管理風(fēng)險(xiǎn)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益分析;再次，大力研究如何應(yīng)用新型導(dǎo)體及絕緣材料提高線路熱極限，如何更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)，如何進(jìn)一步發(fā)揮超導(dǎo)等在控制潮流和預(yù)防阻塞方面的作用，如何充分應(yīng)用可視化系統(tǒng)、安全限制下的昀優(yōu)潮流等分析工具，使配電設(shè)備更具使用效率。

3.4不同類型能源間的相互作用研究

除電力外，還包括天然氣、供熱、水等其他形式的能源系統(tǒng)，它們相互作用，需要建立互聯(lián)模型，并進(jìn)行規(guī)劃及運(yùn)行層面上的全局優(yōu)化，以減少彼此冗余度，進(jìn)而提高整體效率，達(dá)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境上的昀佳狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能配電網(wǎng)是建設(shè)有中國(guó)特色堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，同時(shí)也是應(yīng)對(duì)我國(guó)未來(lái)能源危機(jī)、環(huán)境污染、氣候變化等問(wèn)題的重要措施，是提升配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)、提高配電自動(dòng)化水平、解決分布式電源大量接入對(duì)電網(wǎng)造成的負(fù)面影響、增強(qiáng)用戶與電網(wǎng)的互動(dòng)能力及電網(wǎng)的運(yùn)掌控能力的有效手段。

參考文獻(xiàn)

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