國內智能配電網發展歷程

李飛　 段青蘭

【摘要】隨著國內經濟迅速發展，對電能的需求量也越來越大。傳統的配電方式已經很難滿足人們的日常需求，在國家電網公司不斷的努力和研發下，新一代的智能配電網技術在不斷的趨于成熟。本文就筆者在國家電網公司近年的工作經驗，探討一下關于智能電網的發展歷程，有不足之處還請指正。

【關鍵詞】國家電網；智能配電網；發展

配電網的含義是自輸電網或是地區的電廠來接收電能，利用配電設施直接分配到戶或者是根據電壓一級一級地將電能分配給各類用戶的電網。它由架空線及電纜、電線桿、配電變壓器、隔離開關、無功功率補償控制器和一些輔助設施一并組成。它在電力網的電能分配中起著重要作用。從性質方面來說，配電網的設備也包含變電站的一些配電裝置。由降壓配電變電站（高壓配電變電站）輸出到用戶端的電力系統的這一部分被叫做配電系統。配電系統是各種配電設備（或組件）和配電設施組成的電力網絡系統——轉換電壓并將電力直接分配給最終用戶。配電網通常使用閉環設計和開環運行，結構為輻射狀。閉環結構用于提高操作的靈活性和供電的可靠性；開環運行第一個優點是為了限制短路以及故障電流，避免斷路器因超過遮斷容量而發生爆炸事故，第二個優點就是為了控制故障所波及到的范圍，防止故障停電的范圍擴張，有效減少停電受損面積。

1行業發展概況

智能配電網是智能電網的最重要的環節之一。通常情況下，110kV及以下的電網屬于配電網，它是整個電力系統直接連接到分散用戶的部分。智能配電網絡系統通過現代電子技術、通信技術和計算機和網絡技術，將配電網絡的在線和離線數據、配電網的數據以及用戶的數據、電網結構和地理圖形一并進行整合，來實現正常運行的配電系統。在正常操作和事故突發的情況下進行智能監控、智能保護、智能控制、智能用電以及智能配電管理。

智能配電網絡系統主要由三個部分組成：主站、通信系統和自動監控終端設備，這三個部分形成了完整的信息傳輸以及處理系統，實現了通過遠程管理來運行和操作配電網。對于智能配電網絡系統來說，在這三個部分中，實現數據傳輸的關鍵以及核心，就是通信系統。通信系統通過主站將控制命令準確無誤地發送到大量的遠程終端，并收集遠程設備操作狀態的數據信息到控制中心。智能配電網絡通信系統可以由種類繁多的通信方式組成，但目前最主要采用的是光纖以及電力載波這兩種通信方式。

自動化監控終端設備包括饋線終端設備（FTU）、配變終端設備（TTU）、開閉所終端設備（DTU）等。過去的幾年，智能配網項目和技術在一直走在智能電網普及的最前端。隨著全球范圍內主要國家智能電網建設的實施，各國政策和資金投入的加大，智能配網市場未來將迅速增長。其中，發達國家以原有的配網設備更新換代需求為主，發展中國家以新建智能配網系統需求為主。全球智能配網市場規模將由2010年的25億美元發展到2015年的95億美元，年均復合增長率超過30%[1]。

我國的智能配網目前還處在起步階段，目前國內城市配網饋線自動化率不足10%，仍處在剛剛開始試點和初步建設的階段。隨著國家加大智能電網建設，智能配網將成為我國電力行業新一輪的投資重點，未來市場空間廣闊。配網自動化從2009年開始啟動，從最開始的五個試點城市擴充到2012年的40多個城市。根據國家電網規劃，由于試點城市的饋線率、供電可靠性均有明顯改善，全國總計約有300個城市將在十二五期間啟動配網自動化建設。“十二五”期間按配網智能化率達到40%測算配電智能化終端和主站的總市場容量將分別達到230億元和36億元左右，總市場容量接近280億元。未來幾年配電自動化增長潛力巨大。

2 智能配電網功能特征

智能配電網與傳統的配電網相比，具有8個功能特征。

（1）自愈能力。電網的自愈功能（Self Healing）是指其在無需或僅需少量的人為干預的情況下，利用先進的監控手段對電網的運行狀態進行連續的在線自我評估，并采取預防性的控制手段，及時發現、快速診斷、快速調整或消除故障隱患；在故障發生時能夠快速隔離故障、自我恢復，不影響用戶的正常供電或將影響降至最小。就像人體的免疫功能一樣，自愈能力使電網能夠抵御并緩解各種內外部危害（故障），保證電網的安全穩定運行和用戶的供電質量。

（2）具有更高的安全性。計算機防御方面，智能電網的計算機防御能力強于傳統電網的計算機防御能力，提升了電網對外部破壞的防御和整修能力與效率。

（3）提供更高的電能質量。智能配電網通過配電網網架結構進行分析，找出配電網薄弱環節，通過科學規劃做好電力電量平衡、無功規劃等措施，來實現更高水準的電能質量。

（4）支持 DER 的大量接入。這增加了全網的供電量，更好的滿足了用戶的用電需求。

（5）支持與用戶互動。電力企業要通過削峰填谷來減少投資，提高運營效率；用戶希望節省開支，合理用電。而這僅靠電費賬單是遠遠不夠的。雙方都需要了解在什么時間段用了多少電，并在必要的時刻適當控制及分配用電，那么為了解決此問題，就需要建立智能配電網與用戶的互動系統。

（6）對配電網及其設備進行可視化管理。更大程度的對配電網進行監控，根據可視化顯示，可以迅速找出配電網中存在的問題，并實現快速切斷控制，防止掉電面積擴大。

（7）更高的資產利用率。避免冗余的配電線路，根據電網下用戶的實際需求合理分配電能。

（8）配電管理與用電管理的信息化。智能電網實現了更加合理的分配電能，更加清晰的顯示出用戶用電的實際情況，并且可以接入用戶用電大數據，根據用電信息來進一步提高電能質量。

3 建設智能配電網意義

SDG即將會把配電網絡的運營模式從傳統的供應商主導、單向供電方式、依賴于人工管理系統逐步轉變為與用戶互動、雙向流動和高度自動化。伴隨中國DG建設的快速發展，它產生的經濟和社會效益將會越來越突出，主要表現在以下三個方面。

（1）實現配電網的最佳運行，實現經濟效益。DG采用先進的監控技術，實時監控和優化運行狀態，降低系統的容載比率，提高負載率，充分利用系統容量，延緩或減少電網的一次設備投資，產生重大的經濟和社會效益。

（2）提供優質并且可靠的電力，確保現代化社會經濟的飛速發展。在確保電源可靠性的同時，SDG還可以為用戶提供滿足他們特殊需要的電能質量；不僅可以克服先前故障重合閘和倒閘操作而造成的短期電源中斷，還可以消除電壓聚降、諧波和不平衡所帶來的影響，提供可靠和高質量的電力保障給各式各樣高科技設備的正常運行和現代社會和經濟的發展。

（3）倡導新能源革命，推進環境保護以及可持續發展。傳統的配電網規劃設計、保護控制和運行管理方法基本上不會有SER接入，并且現有的連接DER容量標準或操作指南選擇其電網連接點嚴格限制，限制了分布式發電的推廣和應用，以保證不影響配電網的正常運行。SDG擁有良好的適應性，可以大量接入DER，降低并網成本，大大促進可再生能源發電的發展，極大地減少化石燃料的使用和碳排放，促進電力生產同時促進環境保護以及能源結構的轉變。

4 國內智能電網發展現狀

智能電網擁有較強的資源優化的配置能力以及相對穩定的運行水準，能夠適應和推動新能源的發展。現今，中國的輸電能力不足，新能源的整合也很困難，智能電網的發展可以幫助解決這些問題。

中國智能電網的研究起步相比較來說晚了一些，中國電網與能源利用相結合的實際情況，從大電網和中低壓電網兩個角度出發，提出了“堅強智能電網”的目標。國家電網計劃分三個階段一步一步推進智能電網建設。第一階段（2009～2010年），規劃試驗階段，側重于智能電網發展規劃，制定技術以及管理的標準；第二階段（2011～2015年），綜合建設階段，加快特高壓電網與城鄉配電網建設，初步形成了智能電網運行控制以及互動服務體系，關鍵技術與設備實現了重大突破并且被廣泛應用；第三階段（2016～2020年），引領升級階段，全面建成統一強大的電網，技術和設備，均達到國際領先的水準。分布式能源實現了“即插即用”和智能電表的流行和應用。

智能配電系統由安全可靠、高質量高效、靈活的互動三大目標組成。智能電網配電環節的重點項目包括：建設和改造配電網的網架、配電自動化試驗點和實用化、組合相關的信息孤島、分布式電源的接入和控制、以及配電系統的互動應用等。為了使用戶得以滿足對供電可靠性、電能質量和優質服務的要求，并滿足分布式供電、集中和分布式儲能而不受干擾地接入，傳統的配電系統運行方式和管理方法在未來的電網發展中，改進迫在眉睫；配電網絡是強大智能電網的基石，強化特高壓、配電網絡智能。

國家電網公司已出臺其編制的《智能電網關鍵設備（系統）研制規劃》和《智能電網技術標準體系規劃》，這個舉動指出了大量設備公司進入智能電網的產品方向。據估計，智能電網的總投資規模接近4萬億元。強大的市場背景將推動相關的一次、二次設備廠商的電力系統發電、輸電、變電、配電、電力消耗和調度等的帶來了可遇不可求的發展機遇。

5 技術展望

配電網從傳統的供方主導、單向供電、基本依賴人工管理的運營模式向用戶參與、潮流雙向流動、高度自動化的方向轉變。在能源需求不斷增長、新技術不斷發展融合以及環保呼聲日益高漲的今天，智能電網已成為電力工業的必然要求，也成為世界各國應對未來挑戰的共同選擇。對中國來說，智能電網對未來可持續發展更為關鍵和必要。

歸結智能配電網為環境要求、市場、安全與電能質量三方面的共同作用。著重對電網進行升級換代，建立橫跨四個時區的統一電網；最大限度發揮電網的價值和效率，逐步實現太陽能、風能、地熱能的統一入網管理；全面推進分布式能源管理，創造世界上最高的能源使用效率，建造具有中國特色的智能電網，是未來中國電力發展的方向。

參考文獻

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