新型電力系統(tǒng)下“智慧配電網(wǎng)+”的探索與實踐

吳兆順

（杭州市錢塘區(qū)供電公司， 浙江 杭州 310000）

0 引言

傳統(tǒng)配電網(wǎng)面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括能源浪費、負荷不平衡和安全隱患等問題。這些問題不僅給電力系統(tǒng)的運行帶來困擾，也限制了能源的有效利用和用戶體驗的提升。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，“智慧配電網(wǎng)+”作為一種創(chuàng)新的技術(shù)解決方案應(yīng)運而生。本文旨在通過介紹“智慧配電網(wǎng)+”的概念，引出“智慧配電網(wǎng)+”的建設(shè)以及應(yīng)用場景，并探討其未來趨勢，以期為新型電力系統(tǒng)下“智慧配電網(wǎng)+”的探索提供方向。

1 “智慧配電網(wǎng)+”概述

“智慧配電網(wǎng)+”是一種基于新型電力系統(tǒng)思想的配電網(wǎng)架構(gòu)，集成先進的信息通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能化管理和優(yōu)化調(diào)控[1]。其基本原理是通過實時監(jiān)測、遠程控制、數(shù)據(jù)分析和決策支持等功能，對分布式能源接入、負荷預(yù)測與調(diào)度、故障檢測與診斷等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行精細化管理，從而提高供電可靠性、降低能源消耗、優(yōu)化功率質(zhì)量等方面取得更好的效果。

1.1 “智慧配電網(wǎng)+”的關(guān)鍵技術(shù)

1）智能感知技術(shù)：通過安裝智能傳感器和測量設(shè)備，實現(xiàn)對電網(wǎng)各節(jié)點的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。

2）大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)：將海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集、存儲和分析，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的狀態(tài)評估和故障診斷。

3）人工智能與機器學(xué)習(xí)技術(shù)：通過建立模型和算法，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的負荷預(yù)測、能源調(diào)度、故障檢測等智能決策與優(yōu)化。

4）通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。構(gòu)建可靠的信息傳輸和通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對分布式能源和智能設(shè)備的遠程控制和監(jiān)管。

1.2 “智慧配電網(wǎng)+”與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的不同

1）“智慧配電網(wǎng)+”支持大規(guī)模接入分布式能源，實現(xiàn)了能源的去中心化和可持續(xù)發(fā)展，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)主要依賴于集中式發(fā)電?！爸腔叟潆娋W(wǎng)+”采用先進的通信和信息技術(shù)，實現(xiàn)了對分布式能源和智能設(shè)備的遠程監(jiān)管和控制，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)通信手段有限，缺乏智能化管理能力[2]。

2）“智慧配電網(wǎng)+”能通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)狀態(tài)的評估、故障的診斷和決策的優(yōu)化，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)決策主要依靠經(jīng)驗和規(guī)則，通過智能化管理和優(yōu)化調(diào)控，提高供電可靠性和能源利用效率，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)存在較大的供電風(fēng)險和能源浪費。

2 “智慧配電網(wǎng)+”建設(shè)方向

2.1 提升配電網(wǎng)感知能力

在“智慧配電網(wǎng)+”建設(shè)中，首要的任務(wù)是提升配電網(wǎng)的感知能力。通過引入先進的感知技術(shù)，如傳感器、智能電表和監(jiān)控設(shè)備，可以實時獲取配電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，并將其進行集中監(jiān)控和管理。這種感知能力的提升可以幫助運營商更好地了解電網(wǎng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高電網(wǎng)的可用性和穩(wěn)定性。

此外，配電網(wǎng)感知能力的提升還可以支持更精確地負荷預(yù)測和調(diào)度。通過對用戶用電行為的分析和數(shù)據(jù)挖掘，可以準確預(yù)測不同時間段的負荷需求，從而合理調(diào)配電力資源，避免負荷不均衡和供電緊張的情況發(fā)生。同時，感知技術(shù)也可以幫助監(jiān)測電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)并解決供電異常、諧波污染等問題，提高用戶的用電品質(zhì)。

在配電網(wǎng)感知能力提升的基礎(chǔ)上，還可以通過應(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實現(xiàn)智能化的運維管理[3]。對大量的運行數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，可以建立預(yù)測模型，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，并進行精準維修，避免故障擴大化。同時，通過優(yōu)化運行策略和調(diào)度算法，可以實現(xiàn)更高效的供電管理，降低運行成本，提高系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力，為未來智能電力系統(tǒng)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.2 提升配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺能力

配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺是指通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)配電設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，構(gòu)建起一個全面感知、高效協(xié)同、智能管理的平臺。該平臺通過接入各種感知設(shè)備、智能終端和數(shù)據(jù)采集裝置，實現(xiàn)對配電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的綜合監(jiān)測和集中管理。

在配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺的能力建設(shè)中，首先需要確保設(shè)備的互聯(lián)互通。通過部署傳感器、智能電表等設(shè)備，可以實時采集電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)狡脚_進行分析和處理。這樣可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的措施。

其次，配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺需要具備數(shù)據(jù)收集和存儲的能力。大量的數(shù)據(jù)需要進行采集、整理和存儲，以便后續(xù)的分析和決策支持。因此，建設(shè)物聯(lián)平臺應(yīng)具備高效的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，以確保數(shù)據(jù)的及時性和可靠性。通過分析負荷預(yù)測數(shù)據(jù)，優(yōu)化調(diào)度策略，合理配置供電資源，從而提高供電效率和質(zhì)量。配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺，支持智能化的運維管理。通過將監(jiān)測設(shè)備、維修人員、運維系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)連接在一起，實現(xiàn)信息的共享和協(xié)同，可以提高故障診斷和修復(fù)的響應(yīng)速度，降低維修成本，提高供電系統(tǒng)的可靠性和可持續(xù)性。

最后，配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺的能力建設(shè)還需要注重數(shù)據(jù)安全和隱私保護[4]。在數(shù)據(jù)傳輸和存儲過程中，應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施，保障數(shù)據(jù)的機密性和完整性，防止數(shù)據(jù)泄露和被篡改。

配電網(wǎng)智慧物聯(lián)平臺的能力建設(shè)是實現(xiàn)“智慧配電網(wǎng)+”目標的關(guān)鍵一環(huán)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知和智能管理，提高供電效率、質(zhì)量和可靠性，滿足未來電力發(fā)展的需求。

2.3 新型電力系統(tǒng)下“配電網(wǎng)智慧+”建設(shè)方案

1）配電網(wǎng)運行狀態(tài)感知。通過引入智能感知和監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的實時監(jiān)測和遠程操作。通過數(shù)據(jù)采集和分析，能夠及時識別故障和異常，提高配電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2）營配業(yè)務(wù)貫通應(yīng)用。建立統(tǒng)一的配電網(wǎng)信息平臺，實現(xiàn)不同部門、不同業(yè)務(wù)之間的信息共享和協(xié)同工作。通過提供全面、準確的數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量。

3）源網(wǎng)荷儲綜合優(yōu)化。通過智能調(diào)度和優(yōu)化算法，實現(xiàn)對電源、電網(wǎng)、負荷和能源儲備的綜合調(diào)度和優(yōu)化。合理分配資源，可以提高能源利用效率，降低能源消耗和排放。

4）優(yōu)質(zhì)服務(wù)精益管理。建立完善的服務(wù)體系和管理機制，提供個性化、高效率的配電服務(wù)。通過引入智能客服、移動應(yīng)用等技術(shù)手段，實現(xiàn)服務(wù)過程的數(shù)字化和智能化，提升用戶體驗。

5）能源平臺生態(tài)共建。在配電網(wǎng)建設(shè)過程中，與石油、重工業(yè)、口岸、園區(qū)、電采暖、智慧農(nóng)業(yè)、多能互補、清潔能源、新能源和地市級能源互聯(lián)網(wǎng)進行合作。共同構(gòu)建能源生態(tài)系統(tǒng)，促進能源互聯(lián)互通，實現(xiàn)能源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。

通過以上多方面的提升建設(shè)，將推動智慧配電網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)更高效、安全、可靠的配電服務(wù)，并為清潔能源和可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

3 新型電力系統(tǒng)下“智慧配電網(wǎng)+”的應(yīng)用

3.1 在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用

在城市電網(wǎng)中，“智慧配電網(wǎng)+”的應(yīng)用可以顯著提升供電可靠性、能源利用效率和電網(wǎng)安全性。例如，通過智能感知技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)對城市電網(wǎng)負荷需求的準確預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，從而避免過載和電壓不穩(wěn)定問題[5]?！爸腔叟潆娋W(wǎng)+”還可以實現(xiàn)對分布式能源的接入和管理，促進可再生能源的利用，并支持城市電網(wǎng)的微網(wǎng)化發(fā)展。其結(jié)果是提高了城市電網(wǎng)的供電質(zhì)量，降低了能源消耗，增強了電網(wǎng)的抗災(zāi)能力。

3.2 在工業(yè)電網(wǎng)中的應(yīng)用

在工業(yè)電網(wǎng)中，“智慧配電網(wǎng)+”可以有效解決工業(yè)用電的高負荷、復(fù)雜負荷需求等問題。通過智能感知和監(jiān)測技術(shù)，可以實時監(jiān)測工業(yè)設(shè)備的用電狀況，并進行智能化的負荷預(yù)測和調(diào)度，以最大程度地優(yōu)化電力資源的利用和節(jié)約能源成本。此外，“智慧配電網(wǎng)+”可以提供準確的電能計量和結(jié)算服務(wù)，提高對企業(yè)用電情況的監(jiān)管和管理效果。通過“智慧配電網(wǎng)+”的應(yīng)用，工業(yè)電網(wǎng)的供電可靠性得到了顯著提升，能源消耗得到了有效控制，為工業(yè)生產(chǎn)提供了穩(wěn)定可靠的電力保障。

3.3 在農(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用

在農(nóng)村電網(wǎng)中，“智慧配電網(wǎng)+”的應(yīng)用可以改善農(nóng)村地區(qū)的電力供給狀況，提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。通過智能感知技術(shù)和智能設(shè)備的安裝，可以實現(xiàn)對農(nóng)村電網(wǎng)各節(jié)點的實時監(jiān)測、故障檢測和診斷?！爸腔叟潆娋W(wǎng)+”還可以促進農(nóng)村地區(qū)分布式能源的接入和利用，如太陽能光伏發(fā)電和農(nóng)村小型水電站等，降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，并提高電力供應(yīng)的可持續(xù)性。此外，“智慧配電網(wǎng)+”還可以支持農(nóng)村電網(wǎng)與智能農(nóng)業(yè)、農(nóng)村電商等領(lǐng)域的深度融合，為農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的電力保障。

3.4 在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

微電網(wǎng)是由分布式能源、儲能設(shè)備和負荷所組成的小型電力系統(tǒng)，“智慧配電網(wǎng)+”在微電網(wǎng)中的應(yīng)用非常重要。通過智能感知技術(shù)和智能控制策略，“智慧配電網(wǎng)+”可以實現(xiàn)對微電網(wǎng)內(nèi)部各個節(jié)點的監(jiān)測、控制和協(xié)調(diào)。例如，利用智能傳感器對微電網(wǎng)中的能源輸入和輸出進行精確測量，實時監(jiān)測微電網(wǎng)的運行狀態(tài)；通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測算法，實現(xiàn)對微電網(wǎng)的負荷需求和能源供應(yīng)進行智能化管理和優(yōu)化調(diào)度?！爸腔叟潆娋W(wǎng)+”還可以實現(xiàn)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的互動和協(xié)同，在微電網(wǎng)與主電網(wǎng)之間實現(xiàn)能量交互和優(yōu)化分配。“智慧配電網(wǎng)+”的應(yīng)用為微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了有效的支持，促進了微電網(wǎng)的發(fā)展和推廣。

4 “智慧配電網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢

“智慧配電網(wǎng)+”在未來的市場前景非常廣闊。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和能源需求的增長，配電網(wǎng)的可靠性、靈活性和智能化要求不斷提高。

1）技術(shù)的創(chuàng)新與進步。隨著先進技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等）的應(yīng)用，“智慧配電網(wǎng)+”將實現(xiàn)更高級別的自動化、智能化管理，并且能夠與其他領(lǐng)域（如智能交通、智慧城市）相互融合。

2）分布式能源的快速發(fā)展。分布式能源（如太陽能、風(fēng)能等）的應(yīng)用逐漸增多，“智慧配電網(wǎng)+”能夠提供對這些分布式能源進行有效管理和優(yōu)化調(diào)度的解決方案。

3）能源轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視，“智慧配電網(wǎng)+”能夠有效推動能源轉(zhuǎn)型，促進可再生能源的利用，降低能源消耗，減少碳排放。

5 “智慧配電網(wǎng)+”發(fā)展建議

1）加強技術(shù)創(chuàng)新和標準制定。加大對“智慧配電網(wǎng)+”關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度，推動技術(shù)標準的制定和推廣，建立開放、通用的技術(shù)平臺，提高各個環(huán)節(jié)的互操作性。

2）加強數(shù)據(jù)安全與隱私保護機制。制定相關(guān)法律法規(guī)，建立完善的數(shù)據(jù)安全保護機制，加強數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲環(huán)節(jié)的安全控制，保護用戶數(shù)據(jù)的安全和隱私。

3）推動政策支持和合作機制。政府可以制定相關(guān)政策和規(guī)劃，加大對“智慧配電網(wǎng)+”建設(shè)的支持力度；同時，推動不同利益相關(guān)方之間的合作與共享，促進“智慧配電網(wǎng)+”的良性發(fā)展。

4）強化市場推廣和宣傳。通過加大市場宣傳力度，提高用戶對“智慧配電網(wǎng)+”的認知度和接受度，鼓勵更多企業(yè)和用戶參與到“智慧配電網(wǎng)+”建設(shè)中。

6 結(jié)語

建設(shè)“智慧配電網(wǎng)+”及解析“智慧配電網(wǎng)+”在城市、工業(yè)、農(nóng)村、微電網(wǎng)的典型應(yīng)用，能夠更好地管理電力供需平衡，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗，提高電力系統(tǒng)的整體效率，有效推動電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型進程。