智能化配電網(wǎng)運(yùn)行方式的優(yōu)化策略

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 董 梅

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會發(fā)展的核心，其穩(wěn)定、高效運(yùn)行對于確保社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前復(fù)雜多變的用電需求，以及可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，因此智能化配電網(wǎng)成為研究和實(shí)施的焦點(diǎn)。智能化配電網(wǎng)不僅可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，還能實(shí)現(xiàn)更加靈活和高效的電力分發(fā)。

1 智能化配電網(wǎng)的定義與重要性

1.1 智能化配電網(wǎng)的定義

智能化配電網(wǎng)的定義往往圍繞其內(nèi)在的先進(jìn)技術(shù)和應(yīng)用功能。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能化配電網(wǎng)融合先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高效、安全、可靠運(yùn)行提供技術(shù)支撐。智能化配電網(wǎng)能夠?qū)崟r感知電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸與分配，有效地應(yīng)對電力需求的波動，確保供電的穩(wěn)定性。

更為關(guān)鍵的是，智能化配電網(wǎng)具有自主學(xué)習(xí)和決策的能力，可以自動處理各種復(fù)雜情況，如電網(wǎng)故障、負(fù)荷變化等，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行。此外，智能化配電網(wǎng)還能夠與各種終端設(shè)備如家庭能源管理系統(tǒng)、電動汽車充電樁等進(jìn)行通信，為用戶提供個性化、智能化電力服務(wù)。

1.2 智能化配電網(wǎng)相較于傳統(tǒng)配電網(wǎng)的優(yōu)勢

智能化配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)在多個維度上存在顯著差異，智能化配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)在運(yùn)行原理、技術(shù)應(yīng)用和效率表現(xiàn)等方面都有所不同。智能化配電網(wǎng)利用前沿技術(shù)，能夠確保更高的可靠性、彈性和效率，例如，通過實(shí)時數(shù)據(jù)分析，可預(yù)測和調(diào)整電力需求，減少供電中斷的風(fēng)險(xiǎn)。而在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益方面，智能化配電網(wǎng)也表現(xiàn)出色，由于其對可再生能源的友好性和高效的能源利用率，電網(wǎng)損失得到大幅降低，同時還能有效減少碳排放[1]。表1詳細(xì)比較智能化配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的主要差異，由此可見，智能化配電網(wǎng)在多個方面都能超越傳統(tǒng)配電網(wǎng)，無論是在操作性、經(jīng)濟(jì)效益還是環(huán)保性上，均展現(xiàn)出較大的潛力和優(yōu)勢。

表1 智能化配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的主要差異

1.3 當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)與需求

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和能源需求的變化，智能化配電網(wǎng)面臨著一系列新的挑戰(zhàn)與需求。在眾多挑戰(zhàn)中，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)成為一大關(guān)注點(diǎn)，由于智能化配電網(wǎng)高度依賴實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和處理，這也為潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露提供可能。再者，與可再生能源的融合雖為智能配電網(wǎng)帶來機(jī)遇，但同時也帶來調(diào)度和平衡的復(fù)雜性，尤其在太陽能和風(fēng)能這類受天氣影響較大的能源。

此外，用戶對電力服務(wù)的期望也在逐漸升高，更希望電網(wǎng)能提供更為穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的電力。滿足這些期望，意味著智能化配電網(wǎng)必須更好地集成技術(shù)，提高其運(yùn)行效率，同時確保供電的穩(wěn)定性和安全性。這些挑戰(zhàn)和需求為智能化配電網(wǎng)的未來發(fā)展指明方向，也為其帶來更多的創(chuàng)新機(jī)會[2]。

2 提高配電網(wǎng)的智能化監(jiān)控與管理

2.1 集成先進(jìn)的傳感技術(shù)

集成先進(jìn)的傳感技術(shù)是智能化配電網(wǎng)中不可或缺的一環(huán)，該技術(shù)使得電網(wǎng)能夠?qū)崟r、高效地捕獲、傳輸和分析數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。傳感技術(shù)的核心在于對電網(wǎng)的各種參數(shù)如電壓、電流、頻率等進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。以某大型商業(yè)綜合體為例，為滿足其日益增長的用電需求和實(shí)現(xiàn)綠色、智能的電力管理，商場決定對其配電系統(tǒng)進(jìn)行全面升級，采用最新的傳感器技術(shù)，不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，還可以通過無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)街醒肟刂剖摇?/p>

例如，當(dāng)商場內(nèi)的某一樓層出現(xiàn)用電異常時，傳感器能夠迅速捕捉到異常信號，并立即通過通信網(wǎng)絡(luò)通知中央控制室，從而避免電力事故。此外，集成先進(jìn)的傳感技術(shù)還支持遠(yuǎn)程控制，工作人員可根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)整商場各區(qū)域的電力供應(yīng)，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，上述應(yīng)用案例充分展示出集成先進(jìn)的傳感技術(shù)在智能化配電網(wǎng)中的重要作用，不僅可以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性，還為商場帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 實(shí)施動態(tài)負(fù)荷管理

實(shí)施動態(tài)負(fù)荷管理在智能化配電網(wǎng)中扮演著關(guān)鍵角色，實(shí)施動態(tài)負(fù)荷管理目標(biāo)是確保電力供應(yīng)與需求之間的平衡，同時提高系統(tǒng)的能源效率。動態(tài)負(fù)荷管理利用先進(jìn)的算法和技術(shù)，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時狀態(tài)、天氣預(yù)報(bào)、用戶行為等因素，調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)用電的最大化效率[3]。例如，夏季某城市多個區(qū)域同步出現(xiàn)了大規(guī)模的用電高峰，由于空調(diào)等大功率設(shè)備的廣泛使用，電網(wǎng)管理部門通過實(shí)施動態(tài)負(fù)荷管理，對各個電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)的用電需求超過了當(dāng)?shù)刈冸娬镜墓╇娔芰ΑＳ谑?，利用智能算法，電網(wǎng)迅速將附近地區(qū)的多余電力調(diào)度到需求旺盛的地方，可以避免電網(wǎng)過載和供電中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

同時，通過與大型企業(yè)和工廠的合作，鼓勵其在高峰時段采取減負(fù)措施，如臨時停機(jī)或調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)一步緩解了電網(wǎng)的壓力。此外，動態(tài)負(fù)荷管理還通過用戶端的智能電表，為用戶提供用電建議和預(yù)測，幫助用戶調(diào)整用電行為，降低電費(fèi)開支，該策略不僅可確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還增強(qiáng)用戶的用電體驗(yàn)。

2.3 優(yōu)化電能質(zhì)量監(jiān)測

優(yōu)化電能質(zhì)量監(jiān)測是確保智能化配電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的關(guān)鍵，電能質(zhì)量不僅涉及電壓、電流的穩(wěn)定性，還包括頻率偏移、諧波干擾等多個方面。在復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境中，優(yōu)良的電能質(zhì)量意味著設(shè)備能夠高效、長久地運(yùn)行，降低設(shè)備故障率。例如，某大型醫(yī)院對電能質(zhì)量的要求嚴(yán)格，任何微小的偏差都可能影響到醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至危及患者的生命。因此，某大型醫(yī)院引入一套先進(jìn)的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，表2是實(shí)際監(jiān)測情況，可以看出醫(yī)院內(nèi)部的電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)都處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行。這得益于該監(jiān)測系統(tǒng)不僅對電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，而且能夠根據(jù)實(shí)際情況，自動進(jìn)行調(diào)整，例如當(dāng)電壓偏移時，系統(tǒng)會自動啟動穩(wěn)壓設(shè)備，確保電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)[4]。

表2 實(shí)際監(jiān)測情況

3 加強(qiáng)智能化配電網(wǎng)的互聯(lián)互通與集成

3.1 推進(jìn)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的深度融合

推進(jìn)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的深度融合是現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。微電網(wǎng)作為一種分布式、局部且可以獨(dú)立運(yùn)作的小型電力系統(tǒng)，具備彈性和自適應(yīng)能力，與此同時主電網(wǎng)提供了穩(wěn)定、可靠的大規(guī)模電力供應(yīng)，微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的深度融合可為電力系統(tǒng)帶來更高的韌性、效率和可持續(xù)性。

例如，某城市地區(qū)，原先依賴遠(yuǎn)程發(fā)電站的主電網(wǎng)供電，但由于地理位置偏遠(yuǎn)，時常出現(xiàn)電力不穩(wěn)定的問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，該地區(qū)建立一套太陽能和風(fēng)能為主的微電網(wǎng)系統(tǒng)，微電網(wǎng)不僅能在主電網(wǎng)出現(xiàn)問題時獨(dú)立供電，還可以在正常時期與主電網(wǎng)相互輸送電能。表3是正常時期與主電網(wǎng)相互輸送電能情況，從表3中可見，夜間微電網(wǎng)利用其儲能設(shè)備為城市供電，而在日間，當(dāng)太陽能和風(fēng)能發(fā)電充足時，微電網(wǎng)與主電網(wǎng)共同為該地區(qū)供電，在夕陽時分，隨著太陽能發(fā)電量的減少，主電網(wǎng)成為主要的電力來源。這種深度融合不僅提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和韌性，還帶動綠色能源的廣泛應(yīng)用，有助于減少碳排放，推動電力系統(tǒng)向更加綠色、智能的方向發(fā)展。

表3 正常時期與主電網(wǎng)相互輸送電能情況

3.2 促進(jìn)分布式能源資源的接入與管理

促進(jìn)分布式能源資源的接入與管理是構(gòu)建現(xiàn)代化、智能化配電網(wǎng)的核心。分布式能源資源，如太陽能、風(fēng)能、儲能裝置等，因其小型化、局部化和分散性特點(diǎn)，能夠直接在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行發(fā)電或存儲，減少長距離輸電的損耗和對中央電網(wǎng)的依賴。例如，考察某沿海小鎮(zhèn)，傳統(tǒng)上該鎮(zhèn)主要依賴中央電網(wǎng)供電，而電網(wǎng)距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致電力損失較大。

例如，近年來某地多家企業(yè)和居民紛紛安裝太陽能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。在最初這些設(shè)備主要用于自給自足，但隨著技術(shù)進(jìn)步和管理策略的調(diào)整，這些分布式能源逐漸成為整個社區(qū)的電力供應(yīng)組成部分。當(dāng)風(fēng)力和陽光充足時，這些設(shè)備不僅可以滿足自身的電力需求，還能將多余的電能反饋到電網(wǎng)中，供其他用戶使用。隨著更多的分布式能源接入電網(wǎng)，配電網(wǎng)的管理也變得更為復(fù)雜，需要先進(jìn)的技術(shù)和策略來確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足不同用戶的需求，但這無疑為整個社區(qū)帶來了更加綠色、高效和經(jīng)濟(jì)的電力供應(yīng)。

3.3 加強(qiáng)配電網(wǎng)與用戶側(cè)系統(tǒng)的交互

加強(qiáng)配電網(wǎng)與用戶側(cè)系統(tǒng)的交互正成為電力系統(tǒng)的新常態(tài)，在這種交互模式中，用戶不再是被動的電力接收方，而是與電網(wǎng)形成雙向互動的伙伴。例如，某居民小區(qū)在過去僅是電力的消費(fèi)者，而目前，隨著太陽能板和家用儲能系統(tǒng)的普及，有時成為電力的供應(yīng)者。當(dāng)屋頂?shù)奶柲馨瀹a(chǎn)生的電力超過家庭需求時，多余的電力可以被輸送回電網(wǎng)，從而獲得電費(fèi)回扣。

關(guān)鍵是配電網(wǎng)與用戶側(cè)系統(tǒng)的交互為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供更大的靈活性，例如在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時，電網(wǎng)可以發(fā)送信號給家用儲能系統(tǒng)。相反，在低負(fù)荷時期，電網(wǎng)可以鼓勵家庭儲能系統(tǒng)充電。這種電網(wǎng)與用戶側(cè)系統(tǒng)的交互不僅可以優(yōu)化電力消費(fèi)，還能增強(qiáng)整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，實(shí)現(xiàn)真正的智能化配電。

4 智能化配電網(wǎng)的未來發(fā)展與創(chuàng)新趨勢

智能化配電網(wǎng)的未來展望不僅限于現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)步和功能優(yōu)化，而是延伸到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和創(chuàng)新層次。伴隨著數(shù)字化、自動化和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和管理方式正在發(fā)生深刻的變革，未來的配電網(wǎng)將更加智能、自主和靈活，能夠?qū)崟r響應(yīng)外部環(huán)境變化和用戶需求，從而實(shí)現(xiàn)更高效的能源分配和使用。同時，隨著綠色和可再生能源技術(shù)的不斷成熟，智能化配電網(wǎng)將更加注重環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

在未來的城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，智能化配電網(wǎng)將成為核心組成部分，為智慧城市和工業(yè)4.0提供強(qiáng)大的能源支持。新的控制策略和算法將應(yīng)用于配電網(wǎng)，使其更加敏感和響應(yīng)，從而更好地適應(yīng)多元化的能源輸入和不穩(wěn)定的需求。與此同時，配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析和處理能力也將得到大幅提升，實(shí)現(xiàn)更智能的決策支持，將為用戶帶來更加便捷、可靠和經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)，為全球能源轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

智能化配電網(wǎng)已經(jīng)從一個創(chuàng)新概念發(fā)展成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的核心組成部分，其重要性在于能夠滿足當(dāng)前日益增長的電力需求，同時確保可持續(xù)性和環(huán)境友好性。通過集成先進(jìn)的傳感技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確、迅速地響應(yīng)系統(tǒng)的變化；通過實(shí)施動態(tài)負(fù)荷管理和電能質(zhì)量監(jiān)測，可以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率；并且，隨著微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的融合，以及分布式能源資源的廣泛接入，智能化配電網(wǎng)正在逐漸擺脫中央集控的模式，向分散而高效的方向發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會對可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，智能化配電網(wǎng)將繼續(xù)引領(lǐng)電力行業(yè)的發(fā)展方向，為構(gòu)建更加和諧、綠色和高效的能源系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。