智能配電網技術框架研究
為了發展配電網的智能應用,實現上述功能,應加強以下技術支撐點的研究:①應在規劃流程、數學模型和規劃方法等方面有所突破,以適應大量分布式電源的并網運行;②智能配電裝備既要涵蓋傳統二次系統的測控、保護、安全穩定控制等裝置的功能,還要包括傳統一次系統的靜止補償裝置、固態開關、分布式儲能等裝置的功能。
2.2 構建信息通信支撐的數據層
智能配電網需要采集大量的設備狀態數據和各類表計計量數據[16-17],對于這些量大、采集點多且分散、對實時性要求高的數據,傳統的信息通信體系已不能滿足要求,需應用先進的傳感測量技術,建立統一的通信和信息平臺作為支撐。智能配電網對數據信息的管理和維護都在數據層完成,數據層是智能配電網的海量數據庫,為配電網各個環節的電網業務提供更多的數據支持,所以在數據層需要對以下技術支撐點開展研究:
(1)先進的傳感測量技術。傳感測量技術可給電力系統運行和規劃人員提供數據支持,如功率因數、相位關系、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測數據等,應用先進的傳感測量技術可以準確地感知電網的運行狀態,監控設備的健康狀況,評估電網的安全性和穩定性等。
(2)開放的通信平臺。現有配電網通信網絡信息大多為從設備到調度中心單向流動,僅有少量的控制信息是從調度中心到設備,不能滿足智能電網雙向通信的需求,為此,建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能配電網的基礎。構建開放的通信平臺需要重點研究的內容為:①開放的通信架構,以形成一個“即插即用”的環境,使電網元件之間能夠進行網絡化的通信;②統一的技術標準,以使所有的傳感器、智能設備以及應用系統之間無縫通信,實現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。
(3)統一的信息平臺。現有的信息系統數據來源不統一、數據模型維護不及時、彼此之間無法協調和溝通,需要建立一個信息來源更廣泛、信息量更大、支持信息雙向流動和數據共享機制的統一的信息平臺。
2.3 提升新技術應用的應用層
智能配電網將通過各種分析計算與仿真模擬,針對配電網的優化運行、智能調度、智能控制等提供決策支持,實現配電網的優化運行與智能控制,實現分布式電源/微網/儲能裝置的合理接入以及與用戶的良好互動,保證配電網安全、可靠、穩定、經濟、環保運行。智能配電網最終的智能化目標是有效整合并綜合利用電力系統的穩態、動態、暫態運行信息,實現電力系統正常運行的在線監測、優化、預警、動態安全分析以及緊急狀態下的故障診斷隔離、協調控制、自我恢復等功能。智能配電網的這些功能最終將通過應用層實現,所以為了滿足智能應用的需求,還應對以下關鍵技術開展多層次的應用:
(1)優化運行。優化運行可解決含分布式電源的配電網安全運行與經濟運行,可實現:①正常運行方式下網損最小化,并提高配電設備使用效率;②檢修方式下網絡優化;③故障方式下的快速轉供。
(2)快速仿真與模擬。配電網快速仿真與模擬是實現配電網自愈的重要工具,”其目的是通過配電網狀態估計、潮流計算、負荷預測、動態安全評估、預想事故分析等為系統自適應保護、故障定位和隔離、網絡重構等及時提供決策支持,主要有2類計算:①靜態模型和動態特性相結合的分析計算;②基于信號分析的實時直接測量推算,包括實時狀態估計、潮流計算、聚合分析、短期負荷預測、預想事故分析、動態安全分析等。
(3)智能調度。智能電網若要支持分布式電源的大量接入及能量的雙向流動,將使得電網調度更為復雜,所以智能調度是未來電網發展的必然趨勢。智能調度需要實現真正意義上的全電網狀態實時精確估計,對智能電網進行更為精確的調控,并加強需求側管理。
(4)智能控制。分布式電源的大量接入,使得用戶側也不再是單純的用電環節,用戶與電網之間的深度互動使得配電網的智能控制不再是一個單一目標的控制問題,智能配電網在保證電網安全、經濟和優質運行的前提下,還要考慮節能減排、提高能源轉化效率等目標,即智能配電網的控制目標較傳統電網更為復雜和多樣,所以無論從控制目標、控制手段還是控制要求來講,都需在現有的基礎上有所突破,以發揮智能配電網的優勢。
(5)分布式電源/微網接入。由于配電網中的分布式電源靠近負荷中心,可降低電網輸送的容量,提高供電可靠性,因此得到廣泛采用。然而,大量的分布式電源并入中、低壓配電網運行,將徹底改變傳統的配電系統單向潮流的特點,所以要求系統使用新的保護方案、電壓控制和儀表等來滿足雙向潮流的需要[17];由于分布式電源具有波動性和間歇性的特點,并入電網后,如果控制不當,容易對電網產生沖擊,所以需要對分布式電源及風電功率的并網運行進行研究,并大力發展儲能技術。
(6)建立、完善各類標準體系[18]。在智能配電網建設過程中,通過完善統一的標準可以實現各類電力設施及各種新技術應用之間的互聯互通,因此應積極參與國際標準的研究和制定,爭取在國際標準體系中的話語權,并結合國內電網現狀,建立一套適用性強、兼容性好的開放標準體系。
3 結語
智能配電網是建設智能電網的重點環節,建設堅強智能配電網需要在網架結構、設備水平、通信技術等方面開展深入的技術研究,并結合國內電網現狀,建立一套適用性強、兼容性好的開放標準體系。政府應充分發揮引領作用,出臺積極的智能配電網發展政策,使智能配電網發展戰略與國家發展戰略及能源戰略相銜接,在智能配電網規劃與建設中給予產業政策扶持、資金扶持等,為智能配電網的發展創造良好的外部環境。
責任編輯:電朵云
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