智能電網發展與城市配網的規劃改造模式探究

蹇昭龍

中國水利水電第六工程局有限公司 遼寧 沈陽 110000

引言

智能電網設計形式是目前廣泛應用的一種技術形式，在城市化的發展中發揮著非常突出的作用。它是城市配電網建設中電力能源系統的重要組成部分，對促進城市配套服務的發展起著積極的推動作用。在實際管理控制中，應結合規劃建設的基本要求，依據城市化發展的特點和需求等進行落實，只有合理進行電網規劃，才能符合要求，在實施中可以從經濟效益、技術體系等方面實現城市配網規劃的進一步落實。針對切實存在的各類問題，在當前階段如果不及時對存在的各種問題進行處理，很容易影響城市配電網的規劃設計。城市配電網設計中存在設備老化的問題，應結合城市配網改造的具體情況，在發展電力時要保證電網建設與城市建設發展相匹配，從而保證供電的可行性。

1 智能配電網建設規劃介紹

1.1 智能配電網優勢

智能電網和傳統配電網相比具備以下優勢：智能配電網具備較強的自愈能力，在使用時能解決供電不穩定的問題；智能電網的安全性較高，在使用時能更好抵抗自然災害，在出現電力系統故障時能更好規避停電問題；支持分布式電源的大量接入，也能實現可再生能源的隨插隨用；支持用戶間的互動交流，根據用戶的電量使用情況來分階梯的收費；能實現對配電網的可視化管理，在配電網運行過程中可全面收集整理電網設備的數據信息，并對配電網的運行狀態進行在線監督和風險防控分析。

1.2 電網改造規劃現狀

現階段城市電網建設規劃的制定和城市發展建設步伐、基本需求不相適應，城市電網的結構也很難和城市發展規劃目標適應。同時城市化進程的加快也對城市電網的規劃管理增加了負擔，無法實現對城市電網電源點的科學分析和管理，最終導致城市網絡電源點的規劃落后于城市建設，電網規劃設備老化嚴重，城市電網改造困難。

1.3 電網改造規劃原則

城市電網規劃改造的目的是能夠實現對電網的科學使用，根據城市化建設發展需要打造出運行安全、可靠，兼具環保性和經濟性的城市電網，從而不斷提升城市電網的供電能力，充分滿足城市發展需要。在新時期，城市電網規劃要堅持遠近結合、統籌協調的發展原則，將城市電網規劃管理和國家經濟發展需要相結合，在不同的階段制定出不同時期的發展計劃。新形勢下城市電網改造規劃要達到以下的水平：經過改造之后的城市電網要具備持續性的供電能力；經過改造后的城市電網擁有科學合理的網絡架構；經過改造之后的城市電網能做到上下級的互相協調；改造后的城市電網輸配電投資規模和社會經濟發展規模相適應；城市電網的規劃建設符合地區經濟發展需要。

1.4 智能配電網的關鍵技術

1.4.1 分布式發電技術。智能配電網技術以分布式技術為主，在設計過程中必須發揮客戶端的作用，對配電網技術進行優化。通過對所在區域的配電設施的基礎優化之后，可利用多余的電量進行發電，在整個過程中確保電力輸出的合理性，只有合理處理，才能保證分布式處理的優勢。分布式發電技術本身有突出的作用，考慮到太陽能和風能等利用情況，在實施中借助同步電機和感應電機以及變流器等進行接入處理。智能配電網中分布式的形式，不會對周圍環境產生影響，本身有良好的節能型和環保性。但是此類技術本身也有一定的局限性，考慮到自身的節能型和環保情況等，需要突破當前的局限，實現創新應用。在整個過程中，對分布式發電系統需要實現進一步的合理應用，只有不斷提升技術的應用優勢，在技術升級中，以經濟效益和社會效益為發展目標，積極響應國家的號召和要求，依據政策的要求和需求，開展合理的管控，將分布式發電納入到城市電網管理中去，確保實現智能化[1]。

1.4.2 配電自動化技術。配電自動化是智能配電網發展管理的一個基礎力量，在實現的過程中會應用多種通信方式來監督控制配電系統的運行情況，并通過和其他關聯系統的緊密結合來提升電力資源的綜合利用率。配網自動化的實現具備數據信息的收集整理、監督控制、電壓管理等功能，即能夠為各個領域發展需要來為其提供持續性的電力資源支持。

1.4.3 微網技術。整合了發電機裝置、負荷承載裝置、儲能裝置、控制裝置，在整合這些裝置后打造出一個獨立的供電系統，使得配電網在運行的過程中擁有一個統一的控制系統支持。整合設備會和配電網形成一種互相關聯的運行模式，在電力資源管理方面體現出了交互性、靈活性的特點。

2 城市配電網存在的問題

2.1 外部環境變化大

2.1.1 城市電網建設周期過長。由于城市電網建設還涉及了環境等各方面的因素，在電網建設前還需經過環評等行政許可手續，導致電網建設周期延長。從而使電網規劃與改造面臨更大的負荷預測偏差，同時增加了資金壓力，并且會導致一些規劃項目不能如期投產。

2.1.2 城市電網建設成本過高。目前，城市配電網的改造一般都基于城市經濟和環境發展要求，大部分配電線路用地下或者半地下形式，這使電網改造的成本大幅度提高。同時，拆遷補償成本也在上升[2]。

2.2 電網運行風險不斷加大

2.2.1 負荷預測難度加大。目前我國城市經濟高速發展，用電負荷也急劇增加，負荷的發展和情況變化很復雜。而對城市電力負荷預測不準確將會帶來以下問題：①導致城市配電網規劃中電源容量的規劃不合理；②影響配電設施的選址，導致配電網供電能量的分布與負荷不匹配。

2.2.2 全國電網互聯程度不斷提高。全國“一張網”的發展目標使電網的互聯性不斷加強，解決了我國能源分布不均衡的問題，提高了電網的利用率。但是同時帶來了電網運行的風險問題：如短路電流增加。當電網發生故障，調度處理不當或者不及時時，很容易造成事故擴大。

2.2.3 分布式電網增加。國家鼓勵發展新能源如太陽能發電、風力發電等，但新能源接入電網具有隨機性，給電網安全運行增加了很大的風險。如增加電網運行的方式的復雜性，增加電網故障時的短路電流，對電網容易形成沖擊[3]。

2.3 電網安全運行要求不斷提高

2.3.1 可靠性要求提高。城市配電網是一個大型的受端電網，安全穩定能力比較弱。城市配電網是城市所有服務措施的基礎，電力系統必須不斷提高供電可靠性，強化電網結構，滿足城市發展的用電要求。

2.3.2 經濟性要求提高。供電是城市最基礎的服務，電力的成本與電價直接掛鉤，并影響著綜合物價。所以，對電力經濟性的要求不斷提高。同時，土地成本、環保成本等提高，也造成城市配電網規劃成本的提高。所以，必須通過更合理的規劃以提高電網的運行的經濟性[4]。

2.3.3 對抗重大自然災害的能力要求提高。重大自然災害頻繁，對城市電網也提出了極大的挑戰。所以，對城市配電網抗災、容災的能力不斷提高，并要求提高電網建設的標準。

3 智能電網發展形勢下的城市電網規劃改造模式

3.1 進行電力需求負荷的分布和預測

盡管我國的經濟體制從計劃經濟轉型為市場經濟，但長期的計劃經濟體制使得我國電力負荷預測難以適應現代城市電網的發展速度，而在現代城市的發展規劃中，負荷分布預測已經成為城市電網規劃和發展的決策基礎[5]。

在傳統的電網預測的電力彈性系統參數中，包括回歸分析法和單耗法等，在現代城市電網規劃的過程中，如何適應智能化城市的發展需求是重點，在城市電網的建設中，突出10kV配電變壓器，在過去的城市電網建設的過程中，電網規劃建設結合配電變壓器進行布局，如果缺少科學合理的負荷，則會導致變壓器分布不合理的現象，出現變壓器超載或者輕載等現象。電網在不拒簽通過負荷預測之后，結合原有的基本用電情況進行電力布局和規劃，結合區域不同設立的年限進行電網配電模式的調整。另外，還可以通過對各小區負荷值的監控，進而將負荷密度數據進行統一整理，通過對10kV配電變壓器的現行和歷史統計的負荷數據，使用外推法等傳統統計分析手段，來預測10kV配電變壓器的負荷。最后，可以通過上述方法對全市用電負荷情況進行分析預測，然后再利用彈性系數法、單耗法、綜合用電法等預測法進行核對，根據核對評估確定城市電網規劃中需要的負荷預測值[6]。

3.2 選擇合適的電網結構

在當前城市化發展的過程中，智能電網的規劃和設計是一個復雜的過程，在城市發展中必須確保相互適應，在城市電網的基本建設階段，合理的規劃和建設，根據實際的分區和分層布局等，對電壓等級調整之后，可確保電源的負荷平衡，由于網絡設計結構和電壓等級和電源點的控制等存在差異，在設計中必須掌握具體的類型，合理進行安排和設計。

4 如何構建智能化城市電網

4.1 充分借助新能源

隨著新能源的出現和廣泛應用，新能源建設對城市電網規劃建設也有一定的影響，這就需要智能電網不僅可以滿足城市電網的發展需求，而且還要具備兼容接納新型能源的能力，在實現電力供應的基礎上，實現能源的兼容模式。因此，城市智能電網應在自身發展的基礎上，不斷適應新能源的發展需求，不斷更新技術，研發新設備，不斷提高城市配電網的兼容性和可靠性，提高城市供電質量，提高城市電網的安全應急供電能力[7]。

4.2 積極推進城市配電自動化

在城市電網智能化發展階段，配電網的供電可靠性和整體運行管理水平經過不斷調整得到了提高。在城市智能電網建設中，應充分考慮智能電網建設的經濟適應性，并結合設備的性價比進行科學合理的建設。在城市建設中，不同區域的功能設計存在差異，在城市建設中，要根據實際分區和要求進行綜合布局。

4.3 開展數字化信息建設

在目前的建設過程中，采用的是數字化信息化建設模式。根據不同階段的數據和信息交換情況，在智能管控中通過對違約方式進行分析，立足當前管理情況，積極開展數字化形式。在數字化管理的基礎上，按照當前管控的需求和要求實施，只有合理進行處理，才能實現招投標綜合管控的自動化管理，從而滿足電網自動化的需要，完善智能電網的規劃建設[8]。

5 結束語

總之，隨著我國智能電網的不斷發展，我國已經形成了一個全國性的智能電網系統，為我國城市化的發展以及城市經濟的發展做出了巨大的貢獻。隨著國民經濟的快速發展和電網規模的加劇，對電網質量和安全性、可靠性的要求也進一步提高，這樣就要求智能電網也要更新換代，以進一步適應城市化的發展要求。