綜合能源接入電網(wǎng)的管控技術(shù)研究

摘要：傳統(tǒng)能源系統(tǒng)已經(jīng)無法承擔(dān)日益增強(qiáng)的電力負(fù)荷。在此背景下，一種分布式能源系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，因其具有環(huán)保、節(jié)能、高效等特點(diǎn)而備受大眾青睞，因此在生活生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。分布式能源系統(tǒng)在分布式能源和電網(wǎng)安全運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，該技術(shù)可有效避免配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中功耗過大的問題，防止分布式能源應(yīng)用的質(zhì)量受到影響，具有重要的應(yīng)用意義。與此同時(shí)，分布式能源的誕生也促進(jìn)了微電網(wǎng)技術(shù)和綜合能源技術(shù)的發(fā)展，使這些原創(chuàng)理念得以實(shí)現(xiàn)。鑒于此，本文研究了綜合能源添加到電網(wǎng)管控技術(shù)體系后的具體運(yùn)用，以此供相關(guān)人士進(jìn)行探討和交流。

關(guān)鍵詞：綜合能源接入;電網(wǎng)管控技術(shù);體系研究

一、電網(wǎng)管控技術(shù)體系概述

1.1電網(wǎng)管控技術(shù)體系的定義

電網(wǎng)管控技術(shù)體系綜合了發(fā)電、配電及用電等多種功能，是一個(gè)可以完成自治活動的能源技術(shù)競爭系統(tǒng)，有著較高的社會效益、技術(shù)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。電網(wǎng)管控技術(shù)體系主要包括直流電網(wǎng)、交流電網(wǎng)以及交直流電網(wǎng)管控。其中直流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與負(fù)荷多樣性的發(fā)展趨勢更加符合當(dāng)前需求，相較于交流電網(wǎng)來說具有高效率、低損耗以及操作簡單的特點(diǎn)，但該方式目前還處在初級研究階段，因此還需要進(jìn)行長期的發(fā)展和推廣。交流電網(wǎng)中具有間歇性、隨機(jī)性以及雙向流動性等特點(diǎn)，因此其一般會面臨保護(hù)控制以及電能質(zhì)量等方面的問題。交直流混合電網(wǎng)中同時(shí)包括了交流母線和直流母線，可以直接對交流負(fù)荷或直流負(fù)荷進(jìn)行供電，從而使換流問題得到了有效的解決，具有較高的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2電網(wǎng)管控技術(shù)體系的特點(diǎn)

電網(wǎng)管控技術(shù)體系是通過特殊的方式將儲能裝置、負(fù)荷單元和分布式電源等進(jìn)行組合，從而形成相應(yīng)的具有一定控制能力、保護(hù)能力及獨(dú)立管理能力的新型電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)包括以下幾方面。

（1）其在供能方面其具有多源低慣性的特點(diǎn)，該體系通過將低慣性電力電子裝置以及新能源發(fā)電技術(shù)作為中心，形成了一個(gè)具有多種狀態(tài)、維度以及約束的較為復(fù)雜的電力系統(tǒng)。（2）該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中具有多模式協(xié)調(diào)運(yùn)行的特點(diǎn)，其中主要包括孤島以及并網(wǎng)這兩種模式，同時(shí)在運(yùn)行過程中，還可以無縫地在兩種模式之間進(jìn)行平滑切換，從而確保了整個(gè)系統(tǒng)的可控性以及靈活性。（3）電網(wǎng)管控技術(shù)體系還具有多級架構(gòu)靈活互動以及多模塊可以進(jìn)行互補(bǔ)的特點(diǎn)，當(dāng)該系統(tǒng)處在并網(wǎng)模式下時(shí)，可以使分布式電源、公共電網(wǎng)以及負(fù)荷的運(yùn)行達(dá)到協(xié)調(diào)及一體化，同時(shí)還可以確保能夠高效利用相關(guān)的各種資源及能源。一旦電網(wǎng)意外出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)可以自主切換為相應(yīng)的孤島模式，向敏感負(fù)電荷單獨(dú)進(jìn)行供電，從而使用戶的用電需求能夠得到保障。

二、電網(wǎng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性現(xiàn)狀

在綜合能源接入電網(wǎng)之前，關(guān)鍵是確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定的電力供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。無論是企業(yè)還是設(shè)備，都需要穩(wěn)定的電力。特別是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)代，大多數(shù)科學(xué)研究都依賴于電子計(jì)算機(jī)，一旦電力供應(yīng)不穩(wěn)定，遭遇大規(guī)模停電或強(qiáng)電流沖擊時(shí)可能會對計(jì)算機(jī)或其他儀器造成巨大損害。所以，穩(wěn)定性是電力使用的前提和核心。

2.1數(shù)據(jù)反映的信息較少。數(shù)據(jù)在任何系統(tǒng)中都扮演著十分重要的角色，它一般具有控制和分析的作用。當(dāng)電力不穩(wěn)定的情況發(fā)生時(shí)，通常是由數(shù)據(jù)檢驗(yàn)未到位和數(shù)據(jù)分析不徹底等原因造成的。所以，在建設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，必須要有專門的數(shù)據(jù)監(jiān)控人員對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并找到隱藏在已知數(shù)據(jù)背后的潛在數(shù)據(jù)。只有建立了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)才能保障電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2安全性和穩(wěn)定性的定量顯示。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，研究人員面臨的問題是數(shù)據(jù)越來越大，越來越復(fù)雜，這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)組合極難控制，而如何監(jiān)控這些數(shù)據(jù)成為一個(gè)問題。因此，研究人員將為網(wǎng)格的整體情況發(fā)布一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，這是一個(gè)定量值。當(dāng)根據(jù)該數(shù)量監(jiān)視電網(wǎng)的所有操作時(shí)，電網(wǎng)將處于穩(wěn)定狀態(tài)，這種定量的出現(xiàn)也使監(jiān)管機(jī)構(gòu)更加便利。但是，現(xiàn)有的參數(shù)列表不夠簡潔，因此產(chǎn)生了主觀需要高質(zhì)量的問題，增加了國家電網(wǎng)的勞動力成本。

三、管控技術(shù)體系的基本設(shè)計(jì)方法

3.1整體部署的設(shè)計(jì)

管控平臺的結(jié)構(gòu)形式主要表現(xiàn)為分層分布，嚴(yán)格依照了相關(guān)規(guī)定并結(jié)合了實(shí)際情況，使綜合能源能夠在供電局的管轄范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)接入、信息服務(wù)以及運(yùn)行分析。同時(shí)還能預(yù)測其功率并進(jìn)行運(yùn)行管控等活動，對區(qū)域綜合能源的服務(wù)管控起到一定的支撐作用。此外，管控平臺還具備能夠進(jìn)行遙信、遙測以及相關(guān)數(shù)據(jù)儲存等功能的服務(wù)器，能夠同時(shí)進(jìn)行綜合能量狀態(tài)量數(shù)據(jù)及模擬量數(shù)據(jù)的采集活動，下發(fā)相關(guān)的遙調(diào)及遙控的命令，對歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和電網(wǎng)模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，并且還可以對相應(yīng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、展示以及發(fā)布。

3.2相關(guān)數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)層的主要構(gòu)成，相應(yīng)數(shù)據(jù)在被應(yīng)用前通常都要經(jīng)過先通過接收和抽取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，然后經(jīng)過ETL工具或JAVA程序的分析與處理后進(jìn)行入庫。其中內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的運(yùn)作方式主要是使用輕量級的內(nèi)存庫redis對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，然后進(jìn)行接口調(diào)用，最后展示相應(yīng)的SVG數(shù)據(jù);而關(guān)系數(shù)據(jù)庫則主要利用mysql對歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，緊接著則要執(zhí)行相應(yīng)的指標(biāo)任務(wù)，最后進(jìn)行圖形報(bào)表的展示。

3.3數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)

（1）管控平臺可以從電能量計(jì)量系統(tǒng)中通過利用中間數(shù)據(jù)庫的方式來對配電變壓器的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。（2）該平臺可以通過利用文件或中間數(shù)據(jù)庫的方式從配電自動化系統(tǒng)中獲得相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约耙淮卧O(shè)備的相關(guān)參數(shù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過與配電自動化系統(tǒng)的交換，實(shí)現(xiàn)多種靜態(tài)參數(shù)的獲取。（3）管控平臺可以通過文件的方式從相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)中獲得第二天的相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測。

四、綜合能源對管控體系的相關(guān)影響

綜合能源對管控系統(tǒng)影響分別表現(xiàn)在不同的方面，其中對變電站的影響主要包括兩點(diǎn)：（1）對母線電壓的主要影響，即通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與分析，可以明顯看出綜合能源的功率變化對變電站母線電壓產(chǎn)生了一定的影響。同時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，某地區(qū)天氣的突然變化也會對該地區(qū)的光伏總有功功率產(chǎn)生很大的影響。（2）對主變壓器運(yùn)行的影響，有關(guān)數(shù)據(jù)表明，天氣突變對母線電壓的影響作用也同樣適用于對主變壓器的運(yùn)行狀態(tài)改變上，因此，通過對管控體系的科學(xué)利用能夠有效使電站的運(yùn)行安全得到保證。

五、結(jié)語

綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展基于分布式電力和微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，這也是智能電網(wǎng)的發(fā)展方向。然而，目前的綜合能源系統(tǒng)無法有效地連接到智能電網(wǎng)，因?yàn)榫C合能源系統(tǒng)的能源需求太大而無法通過當(dāng)前電網(wǎng)來滿足。只有當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)成熟時(shí)，集成能源系統(tǒng)才能成功實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)連接。

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作者介紹：

劉杰（1984.10.02），男，湖北武漢人，回族，研究生，工程師，單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司武漢供電公司。