智能配电网技术的发展与现状

 一、智能配电网简述

智能电网,就是电网的智能化,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

近年来,智能电网这一新概念逐渐受到国内外电力部门的青昧。智能电网主要是运用先进的网络分析技术以及新的智能化技术手段,将电力企业的各种设备、控制系统、生产任务及工作人员有机地联系在一起,在一种“公共信息模型”的基础上自动收集和存储数据,对供电系统的运行及电力企业的经营管理进行全面、深入的分析,客观正确地优化其资产管理和供电服务。智能电网包括智能发电、智能输电、智能配电和智能变电4个部分。

智能配电网是智能电网的重要组成部分,可实现对微网的灵活控制,从而提高需求侧的供电可靠性和管理水平。智能配电网的主要技术内容有:

1)配电数据通信网络。

2)先进的传感测量技术,如光学或电子互感器、架空线路与电缆温度测量、电力设备状态在线监测、电能质量测量等技术。

3)先进的保护控制技术。

4)高级配电自动化。

5)高级测量体系,是一个使用智能电表通过多种通信介质 ,按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据的系统。

6) DER 并网技术 ,包括 DER 在配电网的“即插即用”以及微网两部分技术内容。

7) DFACTS是柔性交流输电(FACTS)技术在配电网的延伸 ,包括电能质量与动态潮流控制两部分内容。

8) 故障电流限制技术,指利用电力电子、高温超导技术限制短路电流的技术。

二、智能配电网技术的现状

智能电网具备强大的资源优化配置能力和更加稳定的运行水平,并能适应和促进新能源的发展。目前我国电力输送能力不足,新能源的并网难度也较高,发展智能电网有助于解决这些问题。

 

我国的智能电网研究起步相对较晚,结合我国的电网和能源利用的实际情况,从大电网和中低压电网2个角度同时切入,提出“坚强智能电网”的目标。国家电网计划分三个阶段逐步推动智能电网的建设工作。第一阶段(2009~2010年),规划试点阶段,重点开展智能电网发展规划工作,制定技术和管理标准;第二阶段(2011~2015年),全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术和装备实现重大突破和广泛应用;第三阶段(2016~2020年),引领提升阶段,全面建成统一的坚强电网,技术和装备达到国际领先水平。分布式能源实现“即插即用”,智能电表普及应用。

智能配电系统三大目标:安全可靠、优质高效、灵活互动。智能电网中配电环节的重点工程包括:配电网网架建设和改造、配电自动化试点和实用化、关联和整合相关的信息孤岛、分布电源的接入与控制和配用电系统的互动应用等。为了满足用户对供电可靠性、电能质量及优质服务的要求,满足分布式电源、集中与分布式储能的无扰接入,未来电网中传统的配电系统运行模式和管理方法亟待改善;智能配电网络是坚强智能电网的基石,坚强在特高压,智能在配电网。

目前国家电网公司编制的《智能电网关键设备(系统)研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》已出台,此举为大批进军智能电网的设备企业指明了产品方向。预计智能电网总投资规模接近4万亿元,强大的市场背景将带动电力系统发电、输电、变电、配电、用电和调度等多个环节的大力发展,为相关的一次与二次设备制造商带来了难得的发展机遇。

智能配电网技术的开发正在全国如火如荼的展开,各级电力部门都为实现智能化积极部署。如2011年05月由陕西省地电集团联合国内5家电力设备制造尖端企业共同发起组建的“智能配电网关键设备技术创新战略联盟”在陕西正式成立。该联盟由从事智能配电网关键设备设计、生产、研发、应用单位以及相关企事业单位共同组成,是非营利性、松散、开放的非法人行业联盟组织,也是迄今国内智能配电网领域首个战略联盟。推动我国智能电网的发展。

三、智能配电网技术的发展

配电网从传统的供方主导、单向供电、基本依赖人工管理的运营模式向用户参与、潮流双向流动、高度自动化的方向转变。随着我国配电网建设的进展 ,将产生越来越明显的经济效益与社会效益 ,主要以下 3 个方面。

1) 实现配电网的最优运行 ,达到经济高效。配电网应用先进的监控技术 ,对运行状况进行实时监控并优化管理 ,降低系统容载比并提高其负荷率 ,使系统容量能够获得充分利用 ,从而可以延缓或减少电网一次设备的投资 ,产生显著的经济效益和社会效益。

2) 提供优质可靠电能,保障现代社会经济的发展。配电网在保证供电可靠性的同时 ,还能够为用户提供满足其特定需求的电能质量;不仅可以克服以往故障重合闸、倒闸操作引起的短暂供电中断,而且可以消除电压聚降、谐波、不平衡的影响,为各种高科技设备的正常运行、为现代社会与经济的发展提供可靠优质的电力保障。

3) 推动新能源革命,促进环保与可持续发展。传统的配电网的规划设计、保护控制与运行管理方式基本上不考虑 SER 的接入 ,而且为不影响配电网的正常运行 ,现有的标准或运行导则对接入的DER 的容量及其并网点的选择都做出了严格的限制 ,制约了分布式发电的推广应用。SDG具有很好地适应性 ,能够大量地接入DER并减少并网成本,极大地推动可再生能源发电的发展,大大降低化石燃料使用和碳排放量,在促进环保的同时,实现电力生产方式与能源结构的转变。

在能源需求不断增长、新技术不断发展融合以及环保呼声日益高涨的今天,智能电网已成为电力工业的必然要求,也成为世界各国应对未来挑战的共同选择。对中国来说,智能电网对未来可持续发展更为关键和必要。

归结智能配电网为环境要求、市场、安全与电能质量三方面的共同作用。着重对电网进行升级换代,建立横跨四个时区的统一电网;最大限度发挥电网的价值和效率,逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理;全面推进分布式能源管理,创造世界上最高的能源使用效率,建造具有中国特色的智能电网,是未来中国电力发展的方向。