考慮城市能源互聯(lián)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

劉曉軍，高彬彬，張 剛，夏遠(yuǎn)德，劉海亮

（國(guó)網(wǎng)喀什供電公司，新疆 喀什 844200）

1 城市能源互聯(lián)網(wǎng)下的配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)與流程

1.1 規(guī)劃目標(biāo)

根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)理念，結(jié)合城市能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，提出了城市配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)。配電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)包括3個(gè)方面：一是供電可靠性目標(biāo)，對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)并劃分不同等級(jí)的供電區(qū)域，以保證滿(mǎn)足不同供電區(qū)域用戶(hù)對(duì)供電可靠性的需求；二是電壓質(zhì)量目標(biāo)，通過(guò)合理調(diào)度各類(lèi)負(fù)荷和對(duì)各種能源進(jìn)行合理調(diào)度控制，保證電網(wǎng)運(yùn)行電壓在合格范圍內(nèi)；三是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以最低投資代價(jià)獲取最大經(jīng)濟(jì)效益，具體指標(biāo)包括投資成本、運(yùn)營(yíng)成本、網(wǎng)損成本、輸電損耗以及維護(hù)成本等[1-2]。

1.2 規(guī)劃流程

考慮城市能源互聯(lián)的配電網(wǎng)規(guī)劃流程主要包括以下幾個(gè)步驟：第一步，分析城市能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分析，并通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)損耗、可靠性等指標(biāo)，建立城市能源互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模型；第二步，建立城市能源互聯(lián)網(wǎng)負(fù)荷模型，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算網(wǎng)絡(luò)損耗；第三步，考慮城市能源互聯(lián)網(wǎng)的能源供應(yīng)、消費(fèi)和需求特征，以網(wǎng)絡(luò)損耗最小為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建城市配電網(wǎng)規(guī)劃模型；第四步，通過(guò)分析負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和可靠性指標(biāo)，確定城市配電網(wǎng)規(guī)劃方案；第五步，進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)提出的方案；第六步，通過(guò)對(duì)新方案進(jìn)行可行性分析和經(jīng)濟(jì)性分析來(lái)確定最佳方案；第七步，綜合評(píng)價(jià)新方案，確定最終規(guī)劃方案[3]。

2 城市能源互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)對(duì)城市配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

目前，電力系統(tǒng)中普遍使用的技術(shù)包括2類(lèi)：一是基于變壓器和電容器的傳統(tǒng)集中式系統(tǒng)；二是基于電力電子技術(shù)的分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷控制系統(tǒng)。儲(chǔ)能技術(shù)作為城市能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

分布式發(fā)電指利用各種形式的能源發(fā)電設(shè)備將風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能以及地?zé)崮艿瓤稍偕茉磁c傳統(tǒng)能源相結(jié)合，通過(guò)電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。而儲(chǔ)能指一種能存儲(chǔ)電能，吸收或釋放能量，具有較大功率容量的裝置。

2.1 分布式電源的接入

目前，分布式發(fā)電主要由小型發(fā)電站和微電網(wǎng)組成。而儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步提升分布式發(fā)電的占比，使得分布式發(fā)電能夠更好地被納入城市能源互聯(lián)網(wǎng)。不同類(lèi)型的儲(chǔ)能技術(shù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理搭配[4]。

儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展將進(jìn)一步提高城市能源互聯(lián)網(wǎng)中分布式電源的占比。該過(guò)程中需要注重加研究電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而避免網(wǎng)絡(luò)阻塞或無(wú)法連接問(wèn)題的出現(xiàn)。在不同應(yīng)用場(chǎng)景中，分布式電源的接入也會(huì)對(duì)城市電網(wǎng)的規(guī)劃方法產(chǎn)生重要影響。

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)是城市能源互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一部分，是城市能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要組成部分。儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅能夠滿(mǎn)足當(dāng)前城市能源需求，而且能夠?qū)ξ磥?lái)能源需求作出響應(yīng)，同時(shí)為建筑或工業(yè)負(fù)荷提供靈活性。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要作用是在電網(wǎng)不能滿(mǎn)足需求時(shí)提供備用電源，是實(shí)現(xiàn)城市能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，分為獨(dú)立型儲(chǔ)能系統(tǒng)（微網(wǎng)）、蓄電型儲(chǔ)能系統(tǒng)（電網(wǎng)）、蓄熱型儲(chǔ)能系統(tǒng)（熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)余熱）等不同類(lèi)型。

2.3 需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)

需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)指在用戶(hù)可以自主進(jìn)行負(fù)荷控制的情況下，通過(guò)提高能源使用效率或改變用電模式，降低能源消耗或減少對(duì)電力系統(tǒng)的影響。需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)對(duì)于緩解城市能源緊張，提升城市能源供應(yīng)靈活性和可靠性具有重要意義。需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的主要目標(biāo)是減少需求側(cè)的能源消耗，同時(shí)提升城市能源供應(yīng)的靈活性和可靠性[5-6]。

需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)可分為2種：一種是基于優(yōu)化控制的需求側(cè)響應(yīng)，另一種是基于可再生能源的需求側(cè)響應(yīng)。前者是通過(guò)用戶(hù)終端對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)控制，如調(diào)整負(fù)荷、縮短用電時(shí)間、改變用電模式等，以達(dá)到節(jié)約能源或提高用能效率的目的。后者是通過(guò)改變用戶(hù)消費(fèi)方式來(lái)影響終端用戶(hù)的用能行為，如在用電低谷時(shí)減少用電量，或在用電高峰時(shí)增加用電量等。目前，基于可再生能源的需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注，并已取得了一定成效。

我國(guó)電力市場(chǎng)需求響應(yīng)資源復(fù)雜多樣，負(fù)荷電壓調(diào)控難度大。用戶(hù)需求響應(yīng)模型如圖1所示?；谀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)智能用電理念，創(chuàng)新需求響應(yīng)技術(shù)架構(gòu)，全面打造電力供應(yīng)商、電力用戶(hù)等多方利益共享模式。

圖1 用戶(hù)需求響應(yīng)模型

2.4 信息通信技術(shù)

儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市能源互聯(lián)網(wǎng)中的信息通信技術(shù)也是其不可或缺的一部分。這些信息通信技術(shù)包括分布式能源管理平臺(tái)、基于云計(jì)算的管理系統(tǒng)、能量采集和處理系統(tǒng)、智能化管理信息系統(tǒng)以及智能電表和物聯(lián)網(wǎng)等。積極應(yīng)用信息通信技術(shù)將有助于建立一個(gè)高效的通信基礎(chǔ)設(shè)施，以便滿(mǎn)足能源需求、保護(hù)環(huán)境和優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行，提高城市能源互聯(lián)網(wǎng)效率，并且使其具有更好的安全性、更高的可靠性和更長(zhǎng)的使用壽命。能源互聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)城市的基礎(chǔ)設(shè)施，將為城市帶來(lái)更多的機(jī)遇和更好的服務(wù)，并將促進(jìn)可再生能源、儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)、智慧城市和能源互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，在制定主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需要考慮并積極應(yīng)用信息通信技術(shù)，以便使其與能源互聯(lián)網(wǎng)相匹配。

城市能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)將推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)、智慧城市以及可再生能源等技術(shù)的快速發(fā)展，并促進(jìn)這些先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，也對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生重要的影響。

3 城市能源互聯(lián)網(wǎng)下的城市配電網(wǎng)規(guī)劃管理策略

3.1 加強(qiáng)地方政府溝通

城市配電網(wǎng)建設(shè)涉及地方政府的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和公共安全，應(yīng)充分發(fā)揮地方政府的溝通協(xié)調(diào)作用，建立各級(jí)政府與電力企業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，對(duì)城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)工作進(jìn)行有效的監(jiān)督管理。要加強(qiáng)地方政府及各部門(mén)之間的溝通，充分利用已有的信息渠道，了解相關(guān)政策法規(guī)和電力行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，綜合分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定及公共安全等各方面因素，制定科學(xué)合理的城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)城市電網(wǎng)的整體標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建。

3.2 強(qiáng)化供電企業(yè)技術(shù)對(duì)接

供電企業(yè)是城供電企業(yè)市配電網(wǎng)建設(shè)改造的責(zé)任主體，也是規(guī)劃和運(yùn)行管理的實(shí)施主體。供電企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)政府部門(mén)和工程設(shè)計(jì)單位的技術(shù)對(duì)接，從設(shè)計(jì)源頭把控規(guī)劃方案，確保城市配電網(wǎng)建設(shè)改造滿(mǎn)足城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求。

在技術(shù)對(duì)接中，供電企業(yè)應(yīng)注重協(xié)調(diào)各方的利益，積極爭(zhēng)取政府相關(guān)部門(mén)的支持，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”原則，結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)發(fā)展實(shí)際和未來(lái)規(guī)劃目標(biāo)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和合理安排建設(shè)改造計(jì)劃，綜合考慮各類(lèi)供電設(shè)施建設(shè)改造方案。同時(shí)，充分發(fā)揮各參建單位的積極性和主動(dòng)性，采用先進(jìn)適用技術(shù)，提高配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平。另外，應(yīng)充分利用智能電網(wǎng)建設(shè)成果，在城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程抄表、信息通信等技術(shù)，將配電網(wǎng)自動(dòng)化、信息通信等技術(shù)與城市能源互聯(lián)網(wǎng)中的需求側(cè)管理、分布式發(fā)電控制等技術(shù)有機(jī)融合，提高城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

3.3 設(shè)計(jì)公司自身業(yè)務(wù)求變

為在城市能源互聯(lián)網(wǎng)下的城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)行管理中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)公司需要進(jìn)行自身業(yè)務(wù)的變革。要將傳統(tǒng)的“賣(mài)產(chǎn)品”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤百u(mài)服務(wù)”模式。一方面，設(shè)計(jì)公司應(yīng)該為城市配電網(wǎng)提供從規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工到運(yùn)維管理的全方位服務(wù)，包括需求側(cè)管理、電力系統(tǒng)規(guī)劃、工程建設(shè)等；另一方面，設(shè)計(jì)公司應(yīng)該將自身的業(yè)務(wù)重點(diǎn)從“賣(mài)產(chǎn)品”轉(zhuǎn)向“賣(mài)服務(wù)”，將客戶(hù)需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)方案，通過(guò)設(shè)計(jì)施工一體化等方式為客戶(hù)提供全面的解決方案和服務(wù)。

3.4 構(gòu)建整體利益價(jià)值鏈

在城市能源互聯(lián)網(wǎng)中，配電網(wǎng)的規(guī)劃管理應(yīng)與其他利益主體合作，包括用戶(hù)、電網(wǎng)公司、能源供應(yīng)商以及服務(wù)提供商等，其中用戶(hù)是城市配電網(wǎng)的核心利益相關(guān)者。城市配電網(wǎng)規(guī)劃管理應(yīng)充分考慮用戶(hù)在城市能源互聯(lián)網(wǎng)中的多種需求，構(gòu)建整體利益價(jià)值鏈，包括能源供應(yīng)商提供的優(yōu)質(zhì)電能服務(wù)、用戶(hù)與能源供應(yīng)商之間的交易和互動(dòng)服務(wù)、用戶(hù)對(duì)用能設(shè)備的主動(dòng)管理服務(wù)等，形成一條完整的城市能源互聯(lián)網(wǎng)利益價(jià)值鏈。城市配電網(wǎng)規(guī)劃管理應(yīng)基于能源互聯(lián)網(wǎng)中的利益價(jià)值鏈，從城市配電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，整體考慮和部署城市配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行管理、安全穩(wěn)定運(yùn)行、電能質(zhì)量與服務(wù)等方面內(nèi)容，構(gòu)建一個(gè)具有活力、健康發(fā)展的城市配電網(wǎng)。

4 結(jié) 論

文章針對(duì)城市配電網(wǎng)規(guī)劃中的能源互聯(lián)問(wèn)題，提出了一種考慮城市能源互聯(lián)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，對(duì)城市能源互聯(lián)網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃、城市能源互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)對(duì)城市配電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)劃的影響和城市能源互聯(lián)網(wǎng)下的城市配電網(wǎng)規(guī)劃管理策略3個(gè)方面進(jìn)行深入研究，可為實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展提供可行方案。