智能配電網(wǎng)建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)

代偉

摘要：智能配電網(wǎng)主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配電遠方終端組成，通過對配電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)、模塊和設(shè)備的智能化，同時結(jié)合地理信息系統(tǒng)應(yīng)用，實現(xiàn)正常情況下配電網(wǎng)與電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化運行以及故障情況下的快速定位、隔離、恢復(fù)、負荷轉(zhuǎn)移等功能，從而為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能，為電力企業(yè)提供便捷、高效的管理平臺和途徑，進而實現(xiàn)電力企業(yè)管理者、電力用戶、系統(tǒng)運行操作的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);建設(shè);關(guān)鍵技術(shù)

前言：

智能配網(wǎng)作為重要的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實際運行中發(fā)揮著非常重要的作用，同傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能配網(wǎng)體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢功能，得益于多重技術(shù)的支持，配網(wǎng)能夠高效、安全、持續(xù)地運轉(zhuǎn)，提高供電服務(wù)水平，確保用戶安全用電。基于此，本文從智能電網(wǎng)概述入手，并對建設(shè)智能配電網(wǎng)的作用與意義進行了總結(jié)，昀后對智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，一起為我國智能配電網(wǎng)的發(fā)展起到一定的推動作用。

1.智能電網(wǎng)概述

智能配網(wǎng)是在智能化技術(shù)的支持下逐漸形成的配網(wǎng)系統(tǒng)，內(nèi)部包括以下系統(tǒng)：主站與子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配網(wǎng)遠程終端等。憑借對配網(wǎng)不同環(huán)節(jié)、模塊以及設(shè)備等的智能化優(yōu)化，再配合 GIS技術(shù)，達到配網(wǎng)同電力系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配合，不斷地優(yōu)化配網(wǎng)的運行，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時，能夠高效、及時地鎖定故障位置，并及時隔離、解除故障，以此為基礎(chǔ)來為用戶供應(yīng)高質(zhì)量的供電服務(wù)。能夠昀大程度地實現(xiàn)用戶，供電企業(yè)與智能配網(wǎng)系統(tǒng)間的協(xié)作。

2.建設(shè)智能配電網(wǎng)的作用與意義

我國智能電網(wǎng)建成后，將形成結(jié)構(gòu)性較強電網(wǎng)，其電力承載能力顯著加強，形成“強交、強直”的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)大水電、大煤電、大核電、大規(guī)模可再生能源的跨區(qū)域、遠距離、容量、低損耗、高效率輸送，區(qū)域間電力交換能力明顯提升。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性將大幅提升，電網(wǎng)各級防線之間緊密協(xié)調(diào)，具備抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，能夠有效避免大范圍連鎖故障的發(fā)生，顯著提高供電可靠性，減少停電損失。全面建成橫向集成、縱向貫通的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)在線智能分析、預(yù)警和決策，以及各類新型發(fā)輸電技術(shù)設(shè)備的高效調(diào)控和交直流混合電網(wǎng)的精益化控制。實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施全壽命周期內(nèi)的統(tǒng)籌管理。通過智能電網(wǎng)調(diào)度和需求側(cè)管理，電網(wǎng)資產(chǎn)利用小時數(shù)大幅提升，電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率顯著提高。實現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動：將形成智能用電互動平臺，完善需求側(cè)管理，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。同時，電網(wǎng)可綜合利用分布式電源、智能電能表、分時電價政策以及電動汽車充放電機制，有效平衡電網(wǎng)負荷，降低負荷峰谷差，減少電網(wǎng)及電源建設(shè)成本。建設(shè)智能電網(wǎng)，有利于促進裝備制造和通信信息等行業(yè)的技術(shù)升級，為我國占領(lǐng)世界電力裝備制造領(lǐng)域的制高點奠定基礎(chǔ)。

智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

1配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行研究

1.1結(jié)構(gòu)方面

首先，在分析制約配電網(wǎng)智能化的政策及技術(shù)因素基礎(chǔ)上，規(guī)劃配電網(wǎng)走向智能的策略與步驟，其中，需要結(jié)合經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)等約束，分析系統(tǒng)長期供需狀況，目的是確保資金投入和新產(chǎn)品、技術(shù)有序進入，并考慮如何構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)式的未來電網(wǎng);其次，進行分散電源規(guī)劃研究，包括準(zhǔn)入條件（地點、費用）分析，采用含成本、可靠性等多種因素的多目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)進行投資規(guī)劃及其影響因子分析，含有分散電源的配電網(wǎng)新型潮流、GIS及可靠性分析，分散電源運行管理、風(fēng)險及 DR對運行影響分析等。

3.1.2運行方面

為實現(xiàn)完美電力目標(biāo)，支持系統(tǒng)應(yīng)包含自動儀表測量、用戶用電管理、配電網(wǎng)運營優(yōu)化、設(shè)備故障預(yù)測、停電管理及恢復(fù)、峰荷管理等功能模塊。

2分散電源、分布存儲及 DR研究

2.1DR市場建設(shè)

首先，提出包括智能儀表、智能電器、智能樓宇、分散電源、分布存儲、熱電聯(lián)產(chǎn)、市場交易平臺、用戶管理、用戶分析及決策、數(shù)據(jù)管理、結(jié)算及賬單管理、爭議處理、通訊等各種要素在內(nèi)的 DR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);其次，針對不同用戶，分別確定參與 DR的運作模式、容量以及評價體系;昀后，應(yīng)適時建設(shè)示范小區(qū)。

3.2.2分布存儲設(shè)備設(shè)計

首先，需確定它與電網(wǎng)間的接口，包括安裝地點、數(shù)據(jù)流及其控制、管理系統(tǒng);其次，進行技術(shù)與經(jīng)濟性分析，并實施現(xiàn)場測試;昀后，需研究存儲設(shè)備提供輔助服務(wù)的能力及其實時性能。值得一提的是，電動汽車近年來得到廣泛應(yīng)用，它一般選擇在負荷低谷時段進行快速充電，這類負荷十分分散，且隨機性強，如果大量存在，將對電網(wǎng)的控制及電能質(zhì)量帶來新的挑戰(zhàn)，同時，它也是一個移動電源，用戶可以選擇在負荷高峰，實時電價高的時段向電網(wǎng)注入多余電能以獲取利潤，這對未來市場的運行也必將產(chǎn)生巨大的影響，以上兩方面的問題都需要做深入研究。

3.2.3智能儀表選擇

DR離不開間斷式測量且提供雙向信息服務(wù)的自動智能儀表及其開放式管理系統(tǒng)，需要定義其通訊網(wǎng)關(guān)、系統(tǒng)原型、數(shù)據(jù)格式與功能模塊。此外，眾多智能儀表的產(chǎn)品供應(yīng)商多來自 IT領(lǐng)域，其更新?lián)Q代速度快，會帶來相互間不兼容、系統(tǒng)更換頻繁的問題，需要采取統(tǒng)一模型和標(biāo)準(zhǔn)以及模塊化設(shè)計生產(chǎn)等措施。

3.2.4運行分析

一是能根據(jù)電價及天氣情況實時預(yù)測分散電源的電量輸出;二是在市場環(huán)境下，進行包括隨機潮流及短路電流等在內(nèi)的穩(wěn)態(tài)分析;三是考慮分散電源運行間斷性的經(jīng)濟調(diào)度和機組組合;四是包括分散電源、DR用戶、分布存儲設(shè)備、電力電子元件及其控制系統(tǒng)的暫態(tài)時域及頻域分析，以確保系統(tǒng)運行的安全可靠;昀后，由于分散電源通常由電力電子元件接入電網(wǎng)，因此，需要研究電力電子設(shè)備及通訊系統(tǒng)的可用性及其可能的運行模式。

3.2.5開發(fā)基于分散電源、DR用戶、分布存儲設(shè)備

等元素在內(nèi)的新型能量管理系統(tǒng)。這需要有嶄新的理念、工具和技術(shù)保證手段，重點是研究如何利用這些元素建立自愈網(wǎng)絡(luò)、如何利用遠方控制協(xié)調(diào)這些分散元素以及如何確保電網(wǎng)電能質(zhì)量等。

3.3配電設(shè)備優(yōu)化管理

首先，研究設(shè)備實時狀態(tài)監(jiān)視及診斷的高級模型、算法與工具;其次，從可靠性、電能質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)支撐等方面進行設(shè)備管理風(fēng)險及社會、經(jīng)濟效益分析;再次，大力研究如何應(yīng)用新型導(dǎo)體及絕緣材料提高線路熱極限，如何更好地實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)，如何進一步發(fā)揮超導(dǎo)等在控制潮流和預(yù)防阻塞方面的作用，如何充分應(yīng)用可視化系統(tǒng)、安全限制下的昀優(yōu)潮流等分析工具，使配電設(shè)備更具使用效率。

3.4不同類型能源間的相互作用研究

除電力外，還包括天然氣、供熱、水等其他形式的能源系統(tǒng)，它們相互作用，需要建立互聯(lián)模型，并進行規(guī)劃及運行層面上的全局優(yōu)化，以減少彼此冗余度，進而提高整體效率，達到技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境上的昀佳狀態(tài)。

結(jié)束語

綜上所述，智能配電網(wǎng)是建設(shè)有中國特色堅強智能電網(wǎng)的重要組成部分，同時也是應(yīng)對我國未來能源危機、環(huán)境污染、氣候變化等問題的重要措施，是提升配電網(wǎng)運營指標(biāo)、提高配電自動化水平、解決分布式電源大量接入對電網(wǎng)造成的負面影響、增強用戶與電網(wǎng)的互動能力及電網(wǎng)的運掌控能力的有效手段。

參考文獻

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