考慮5G基站低碳賦能的主動配電網優化運行

熊永軍　王亞磊　吳少山　劉蕾　文慧

摘要：近年來，隨著第5代移動通信技術（簡稱5G通信）在我國的快速普及和推廣，5G基站已逐漸發展成為配電網中的一類重要新興負荷.截至2021年9月，我國已累計建成5G基站69萬座，終端連接數超過1.8億個，未來5G基站的商業化推廣和大規模應用成為大勢所趨.在運行過程中，通過科學手段對5G基站中的供電和用電設備進行調度管理，可以充分發揮5G基站蘊含的互動響應潛力，為電網提供可觀的靈活性支撐，最終達到在降低基站自身用電成本的同時，提高配電網對RES消納和碳減排的目的。

關鍵詞：5G基站;主動配電網;優化運行

1智能電網的發展

近年來，我國電網正朝著智能電網的方面發展，智能電網應用的過程中能夠表現出眾多的優勢，大大滿足了社會發展對于電能的需求。第一、相比于傳統點電網，智能電網的覆蓋范圍更廣泛，并且隨著現代化技術的不斷發展智能電網的運行規模在不斷擴大。智能電網運行的過程中能夠對密集的輸電線和變電站進行集中控制，其具有突出的智能化和自動化的能力。第二、智能電網運行的過程中其可靠性更高，并且隨著智能化技術以及自動化技術的不斷發展，變電站的工作調度以及運行維護工作開展更加便利，提高了智能電網的自動化水平。并且隨著研究力度的加深，未來智能電網有可能實現無人操控的狀態。第三、智能電網設計與建設的過程中綜合運用了光傳輸技術以及微電技術，這些先進技術的綜合應用，大大提高了智能電網的通信以及自動化水平，確保社會發展的電量需求得到滿足。第四、電力企業發展的過程中對于自身信息化建設的重視程度比較高，并且結合實際情況對電網的信息網絡進行了不斷地完善，從而保證電網信息化管理工作能夠順利開展，大大提高了電力企業運行的總體效率。

2主要特征

通過相關調查可以發現，智能配電網自動化的主要特征由兩大方面構成：（1）監控與信息集成的自動運行，在當前時代背景下，將信息技術與監控技術融入智能配電自動化系統當中，就能很好地對網的運行進行信息集成與監控，更好地保障工作效率與質量;如果監控設備監測到運行異?，F象，系統能夠迅速做出反應，并通過對運行信息的分析來更好地發現故障位置，幫助維修人員節省不必要的尋找時間，從而提升配電網維護與修復的效率。（2）配電網具有自動免疫功能，在該系統運行過程中，自動免疫功能可以在故障發生的第一時間就對損壞的零部件進行隔離，從而防止其擴大化，阻礙配電網其他系統的正常運行。并給自動免疫功能還能夠在不影響配電網正常供電的基礎上，來檢查和維修出現的故障問題，使得電網修復效率大大提升，有效保障了配電網的安全運行。

3智能電網實現配網調控一體化的必要性

近年來，我國在電網的業務和運行管理技術方面均得到了飛速發展，并且隨著電網公司實踐活動的不斷增加，使得電力系統中配網調度和管理的狀況也得到了顯著改善。目前，我國在配電網上的管理觀念上已完成了從以往傳統的輸、供電的管理模式向配電轉移，并且還成立了一個專門的配電管理部門。與此同時，自從我國提出對智能電網建設加強這一要求以來，電力公司就更加注重對配網的調度和管理以及其他配電網相關的優化工作，并且及時地采取了適當的措施，實現了對于智能配電網建設中的配電網管理工作進行了統一規劃，使得配電網管理的力度也有所加大，有效地解決了我國在智能配電網建設運行過程中的諸多不合理問題。由此可以清楚地看出，在傳統的智能配網模型下，實現與供電系統調控的一體化十分必要，它不僅能夠有效將智能配網系統在運行過程中可能出現的問題進行加以解決和處理電，而且還能夠基本確保其正常運行的安全和穩定，使得智能配網系統能夠平穩正常地運行、與時俱進。

4存在的問題

雖然智能配電網自動化系統在當前社會中的應用取得了良好的效果，但也不能忽視其存在的一些問題，如果不正視這些問題并加以解決，將會對智能配電網自動化系統的未來發展帶來嚴重的阻礙。就現階段實際情況來看，當前智能配電網自動化存在的主要問題包括以下幾點：（1）饋線自動化模式故障處理單一化，主要以集中式和分布式兩種處理方式為主，而導致系統故障的因素非常多，只選擇一種處理方式，難以有效解決故障問題，甚至還會影響系統運行質量。（2）缺乏對配電自動化的廣泛應用，盡管科技的進步給智能配電網的發展提供了強有力的基礎支撐，但實際上配電自動化的應用范圍仍比較局限，且因為配電設備的門檻較低，也大大制約了配電網技術的發展。（3）智能配電網在結構設計上不嚴謹，既不注重制定科學合理的設計方案，也不注重對系統的全面分析，對電網的整體建設方向也沒有清晰的規劃，使得智能電網運行穩定性大受影響。（4）智能配電網的分布不均衡，有些地區的智能電網分布比較分散，尤其在中西部地區，這將導致光纖無法全面覆蓋到位，嚴重影響智能電網的運行效率與質量。

5主動配電網優化運行策略

5.1創新電網管理

通過不斷更新信息技術，尤其是對大數據技術在分銷網行業的有效利用，優化網格管理和網格結構。（1）根據存儲需求，能夠及時地保存相關信息。（2）能夠及時地查找到需要的數據。（3）對電網與大數據技術的有效結合，可進一步提升智能配電系統的價值。但必須指出，在智能配電網絡開發過程中存在著許多不足之處，亟待不斷地完善，尤其需要對速度和安全問題予以重視。正因為如此，才能更好地發揮大數據的作用，并推動智能分布網絡的進一步發展，大數據技術的應用必須從現實中不斷優化。智能型配電網絡通過北斗衛星導航系統讀取智能儀表的數據，實現遠程無線通信功能。一個智能配電網必須能夠識別和判斷故障。當系統電壓、電流不在正常范圍時，智能配電網會發出報警。有些系統的小故障需要電力系統來解決。由于它是自然恢復的，它必須有一種特殊的自我恢復能力。配電網自動化主站必須與配電網建立聯系，最終實現配電終端信息的收集、處理和上傳。此外，為了提高配電所自動化系統的功能，還需要與控制中心進行連接。

5.2提高自動化覆蓋率

配電網作為智能電網中的重要內容，加強對其的自動化建設，是當前智能電網發展進程中的主要任務，想要充分發揮配電自動化的優勢性能，就必須要確保配電網的覆蓋范圍足夠大，否則就會導致覆蓋功能受限，難以更好地發揮其規模效益。因此，在配電網規劃設計階段，相關人員應當提高自動化的覆蓋率，通過對配電網自動化系統的分析可以得知，提高其自動化覆蓋率并不容易，往往會受到規模、設備、通訊率等各方面的影響。為此，需要專業人員加強對配電系統各項情況的充分了解，對保護定值進行合理設置，對終端數據進行科學處理，同時還要在多個特定區域設置監控節點，這樣才能充分發揮配電自動化的優勢性能，并提高用電的安全性與可靠性，從而推進智能配電網自動化的建設

5.3化電網架構的規劃

電網結構十分重要，為了確保配電網更好地運行，必須對網架結構深入優化。隨著電力系統水平的不斷提高，傳統的優化方法已不能滿足當今社會發展的要求。通過對大型數據進行連續應用，來解決傳統網格結構中存在的問題，優化網格結構的動態特性既能有效解決時滯問題，可根據用戶的實際需要來設計網格，應用這種方法也能提高客戶滿意度。智能配電網絡技術在電力系統的各個方面得到了廣泛的應用，實現了科學和社會的不斷進步，實現了對配電網故障的遠程監測與精確定位。然而，應用程序還有改進和創新的空間。這些都要求相關工作人員深入了解智能配電網技術，并結合電力工作實踐。通過運用多種高技術設計智能配電網，從多個方面設計智能配電網體系結構，實現配電網的安全穩定運行。

5.4增強智能變電運維系統的安全性、穩定性

智能變電運維技術的安全性和穩定性仍然有待提升，具體改進措施可參考如下：第一、將電子技術以及微型機器應用于智能變電運維系統中，將電壓管合閘與電波圖進行結合，確保電網電壓得到更全面的監控，避免電波出現較大的波動。第二、檢測變電設備運行的過程中應該借助電腦技術，全面分析設備運行中潛在的風險，縮短設備檢修的時間。第三、提高設備的自我監測能力，分析變電運維管理的重點以及難點工作，這對線路中出現的異常問題，管理人員必須采取必要的措施予以解決?？刹捎弥悄芸刂破魅z測二次設備的運行狀況，從中獲知整個變電運維系統是否處于穩定狀態。第四、要根據電子互感器的型號、種類等進行維修，縮短故障檢修時間，為智能變電運維系統運行的安全性和穩定性提供保障

5.5將GIS與SCADA系統有效結合

盡管當下GIS系統被廣泛用于調度操作中，但它們并未與SCADA系統完全互連。事實上，兩個獨立系統的應用既在有形中使調控人員的工作量明顯增加，又極易造成工作人員在手動分別錄入系統時出現一定的數據偏差。因此，將兩個系統有效結合起來并應用于實際的生產控制及管理中是非常必要的。此外，采取合理手段措施可以大幅度地改善數據叫苦的安全可靠性。對此，相關企業與管理人員需要考慮以下幾個因素：首先，它基于我國現有配電網運行與管理模式，提供了對自動化配電裝置中實時資料的訪問;其次，使用更合理的數據輸入和維修模式來將各種電網設備中諸如平臺賬號信息之類的靜態數據和諸如電氣運行操作之類的各種動態數據都進行了實時導入至系統之中，從而有效地使得系統的實時性能大大得以改善;第三，詳細分析，將SCADA和GIS兩個系統進行合理地組合，并最大限度地充分利用這兩個系統來發揮其優勢;第四，提高其綜合利用效率，避免重復輸入大量數據;第五，通過圖形化的方式來顯示所有實時的信息（例如設備的運行狀況等）并將其展示給相關調控人員以便于對方查詢及發布操作指令，從而提高系統的可用性。

5.6集中監控與分點操作

電力系統運行過程中存在不同電壓等級的變電站，不同等級的變電站其調度管理模式存在很大的區別，這就要求管理人員必須綜合分析各個變電站的實際情況，然后不斷提高電力系統運行的穩定性以及安全性。將無人值守和有人值守模式交替進行，確保電網變電運行管理的質量達到要求的標準。不同類型以及不同規格的變電站其電壓等級也不同，管理工作開展時要求管理人員應該對不同等級變電站進行分析，然后綜合制定管理策略，按照變電站運行規律，不斷提高其運行的效率。配合運用無人值守和有人值守，做好變電站運行的集中監控和分點操作。分析變電站所處環境的特點，并且提高管理模式應用的科學性以及合理性，確保管理工作能夠順利穩定地開展。管理人員在開展管理工作的過程中應該對電網的運行情況進行分析，對管理工作流程進行優化和創新，提高各部分管理工作的效率，確保電網變電運行管理工作有序開展。管理人員應該落實好各項管理規章制度，提高自身工作責任感，強化工作人員的安全意識，最大限度降低安全事故發生的概率。

5.7創建智能倉庫管理系統

故障搶修時物資的調用、新設備的臺賬錄入也是影響故障搶修速度的重要因素。智能倉庫管理系統具有材料備品自動掃描識別、自動出入庫、自動貨位分配、自動盤點、自動定位等功能。搶修作業時，使用智能倉庫，實現搶修的材料設備的快速調用，掃碼即可完成設備臺賬的快速錄入，能大幅縮短材料備品的調用時間，為快速復電提供可靠的后勤保障。

5.8增強設備改造的程度

電力的需求還在不斷增加，電網建設在城市發展進程中的重要性也越發突出，想要促進城市的可持續發展，必須要重視對配電網設備的改造工作，并采取有效措施來解決當前電力輸送中的各類問題，這樣才能更好地滿足城市供電需求，保障人們的安全用電。基于此，在具體的實施過程中，相關工作人員需要不斷完善現有的電網結構，并結合城市規劃的具體內容來進行配電網的升級改造工作，對部分已經無法發揮作用的老舊設備進行更換，并增設一些安全性更高的設備，使其可以滿足當前和未來城市的發展需求。

結束語

為推動ADN下對RES資源的高效消納、實現配網側碳減排，本文以5G基站參與電網側互動響應促進RES利用效率提升作為切入點，提出了一種考慮5G基站低碳賦能的ADN多目標區間優化運行方法.相比現有研究，本文綜合計及了RES出力以及5G通信負載兩方面不確定性的影響，通過對系統中分布式電源以及5G基站設備啟停計劃和儲能電池的協同調度，從而達到對ADN運行經濟性與低碳效益的同時趨優。

參考文獻

[1]馮曉敏.智能電網通信系統技術探索與應用研究[J].現代工業經濟和信息化，2020，10（12）：113-114.