本講重點(diǎn)介紹歐洲配電網(wǎng)智能化的各種應(yīng)用場景，分別為：分布式可再生能源的接入、配電自動化、高級測量基礎(chǔ)設(shè)施、儲能、微電網(wǎng)、需求側(cè)和發(fā)電管理、分布式能源管理系統(tǒng)和虛擬電廠、電動汽車等。

　　智能配電網(wǎng)在全世界配電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，而且為了鋪平歐洲(或者某一天乃至全世界)邁向低碳和可再生能源的未來之路，智能配電網(wǎng)將來還會成為一種強(qiáng)制性的安裝方式。智能配電網(wǎng)將有助于減少配電網(wǎng)的供電成本，因此使得整個(gè)能源供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)入到可再生的未來。

　　CIRED2013智能電網(wǎng)工作組在研究過程中，建成了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，匯總了歐洲約15個(gè)國家的50多個(gè)智能電網(wǎng)項(xiàng)目。多數(shù)項(xiàng)目為國家或國際項(xiàng)目，一些為跨國合作，甚至歐盟范圍內(nèi)的合作項(xiàng)目。

　　應(yīng)用場景之一：分布式可再生能源的集成

　　識別問題

　　在現(xiàn)代配電網(wǎng)中接入波動性的可再生能源(RES)和分布式資源(DER)，會給電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行帶來許多挑戰(zhàn)。由于在設(shè)計(jì)時(shí)電網(wǎng)元件的容量選擇并沒有考慮到較高功率的潮流反送到電網(wǎng)的情況，電纜、架空線和配電變壓器的過載是一個(gè)嚴(yán)重的問題，由此會導(dǎo)致加強(qiáng)電網(wǎng)和確保供電安全性的投資需求增大。

　　確定目標(biāo)

　　DER在接入配電網(wǎng)時(shí)應(yīng)該達(dá)到以下目標(biāo)：

　　(1)通過電網(wǎng)的智能運(yùn)行和對主動設(shè)備、負(fù)荷和發(fā)電的控制，使得加強(qiáng)電網(wǎng)的投資最小化。

　　(2)確保供電質(zhì)量，使得客戶不會由于RES對供電質(zhì)量的沖擊而受影響。

　　(3)促使電力市場接入電網(wǎng)。如果RES不具有靈活性，就不應(yīng)該承擔(dān)市場風(fēng)險(xiǎn)。電力市場需要適應(yīng)電網(wǎng)的約束條件和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　主要功能

　　智能配電網(wǎng)技術(shù)解決方案的主要功能包括：

　　(1)改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式。

　　(2)采用需求側(cè)管理、可控發(fā)電機(jī)、電動汽車或分布式儲能設(shè)備來平衡本地負(fù)荷和發(fā)電功率，以及控制與中高壓電網(wǎng)之間的功率交換。

　　(3)控制可再生能源(DG)的發(fā)電功率。

　　(4)通過安裝主動元件以替代被動元件，來控制配電網(wǎng)電壓。

　　(5)在正常情況下，DSO將根據(jù)市場談判控制RES。在異常或緊急情況下，DSO應(yīng)該完全控制RES。

　　(6)在多數(shù)案例下，應(yīng)用信息通信技術(shù)(ICT)技術(shù)，包括集中或分散的智能化和決策算法。

　　預(yù)期收益及其相關(guān)利益者

　　為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定性，通過主動元件影響有功/無功潮流，可以減少甚至徹底消除設(shè)備過載和電壓越限的情況。因此，可以大大減少電網(wǎng)擴(kuò)容和改造的投資需求。

　　相關(guān)利益者包括配電企業(yè)/DSO，客戶，電網(wǎng)所有者，市場。

應(yīng)用場景之二：配電自動化

　　描述問題

　　由于智能配電網(wǎng)的各種功能，如智能表計(jì)、需求側(cè)管理、需求響應(yīng)、DER接入以及即插式電動汽車(PEVs)，配電系統(tǒng)自動化對整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的高效和可靠越來越重要。

　　對配變站及環(huán)網(wǎng)單元(RMUs)的自動化、監(jiān)測、保護(hù)提出了更多的新要求。

　　確定目標(biāo)

　　通過配電自動化，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)是：

　　(1)對其配電系統(tǒng)的靈活控制，可用于提高供電的效率、可靠性和質(zhì)量。

　　(2)通過在電網(wǎng)中部署符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的遙控功能，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控以及測量值的通信，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可觀性和可控性。

　　(3)可以提高故障或擾動的診斷和清除能力，以及提高采取措施恢復(fù)停電客戶的供電能力。

　　主要功能

　　(1)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)元件和主動元件的引入及其控制，如可調(diào)配電變壓器、重合器、發(fā)電單元的換流器、負(fù)荷等。

　　(3)二次設(shè)備和控制中心之間的雙向通信通道。

　　(4)采用帶后臺設(shè)備以及信息系統(tǒng)(如量測或保護(hù)設(shè)備)的現(xiàn)場設(shè)備。

　　配電自動化和配電管理的預(yù)期收益包括可靠性的提高、峰荷和設(shè)備負(fù)載水平的削減，以及管理分布式RES或電動汽車的能力提高等。所有這些收益將轉(zhuǎn)化為停電時(shí)間的減少以及停電客戶數(shù)量的最小化。

　　預(yù)期收益及其相關(guān)利益者

　　相關(guān)利益者包括配電企業(yè)，電網(wǎng)運(yùn)營商和客戶。

　　應(yīng)用場景之三：高級量測基礎(chǔ)設(shè)施

　　描述問題

　　配電公司注重研究開發(fā)先進(jìn)量測基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)，如，智能電能表和量測數(shù)據(jù)管理，以便實(shí)施需求側(cè)管理、客戶需求側(cè)響應(yīng)，分布式發(fā)電的集中控制，以及作為實(shí)施動態(tài)電價(jià)解決方案的主要機(jī)制。

　　AMI使得配電網(wǎng)運(yùn)營商能夠優(yōu)化關(guān)鍵的過程，為其客戶(供電商以及消費(fèi)者)提供新的服務(wù)和數(shù)據(jù)。

　　確定目標(biāo)

　　安裝智能電能表和高級量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)達(dá)到以下目標(biāo)：

　　(1)自動的客戶處理過程(計(jì)費(fèi)，電價(jià)變更，數(shù)據(jù)采集等)。

　　(2)實(shí)施各種電價(jià)模型和采集輸出/輸入的無功電量數(shù)據(jù)。

　　(3)記錄各種一次設(shè)備(如各段線路和變壓器)的利用率，以便優(yōu)化維修的時(shí)間間隔，優(yōu)化線路損耗(如通過改變開/斷點(diǎn))，獲取電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的附加數(shù)據(jù)。

　　(4)通過獲取和診斷誤差信息，最小化DG的停機(jī)時(shí)間。

　　(5)有利于在配電網(wǎng)中接入小型DG，可滿足自動化和計(jì)費(fèi)的要求。

　　(6)在供電點(diǎn)(電能表處)記錄和文檔化對客戶的供電情況，可用于電網(wǎng)規(guī)劃的依據(jù)；支持故障管理和清除電網(wǎng)中的故障事件。

主要功能

　　作為高級量測數(shù)據(jù)管理的完整解決方案，必須將所必需的硬件和軟件結(jié)合，主要包括以下功能：

　　(1)獲取用于費(fèi)率和特殊合同客戶的電能消費(fèi)的所有數(shù)據(jù)。

　　(2)對客戶負(fù)荷遠(yuǎn)控和切換的可能性(如果在服務(wù)合同中已經(jīng)達(dá)成協(xié)定)。

　　(3)對供電質(zhì)量進(jìn)行記錄和文檔化(計(jì)量電壓偏差、短期失效、長期失效、電能質(zhì)量等)。

　　(4)建成對不同企業(yè)計(jì)量(供氣、小區(qū)供熱和供水)以及其他服務(wù)(家庭自動化)的開放平臺。

　　(5)記錄終端設(shè)備(如電能表)未經(jīng)授權(quán)的用電和操作。

　　(6)配變站、RMUs和配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的遙控。

　　(7)直接連接到低壓電網(wǎng)上的單相和三相電能表；有功/無功的電量和功率的測量(消費(fèi)和生產(chǎn))；多電價(jià)和雙電價(jià)結(jié)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行的能力；負(fù)荷曲線；最大需求登記；功率控制管理，可遠(yuǎn)程修改最大需求閥值和開合電源；需求側(cè)管理；事件記錄和報(bào)警管理；防竊電檢測；供電服務(wù)記錄。

　　(8)鏈接到室內(nèi)設(shè)備通信的局域通信接口。

　　預(yù)期收益及其相關(guān)利益者

　　安裝智能電能表和高級量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　(1)客戶自動化處理過程(計(jì)費(fèi)、電價(jià)變更、數(shù)據(jù)采集等)。

　　(2)實(shí)施多電價(jià)模型和采集輸出/輸入的無功電量數(shù)據(jù)。

　　(3)記錄各種一次設(shè)備如每段線路和變壓器的利用率，以便在開展電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃時(shí)，優(yōu)化維修間隔，最小化線路損耗(如通過移動開/斷點(diǎn))，獲取擴(kuò)展規(guī)劃的附加數(shù)據(jù)。

　　(4)通過獲取故障水平和診斷故障最小化停機(jī)時(shí)間。

　　(5)在配電網(wǎng)中集成小型、分散的發(fā)電廠，用于計(jì)費(fèi)和自動化的目的。

　　(6)在供電位置(電能表)記錄和文檔化客戶的供電情況，可用于提供依據(jù)以及用于電網(wǎng)規(guī)劃。

　　(7)支持故障管理和清除電網(wǎng)中的故障事件。

　　相關(guān)利益者包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，客戶，發(fā)電商和能源交易商。

　　應(yīng)用場景之四：儲能

　　描述問題

　　大規(guī)模RES的應(yīng)用給電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來了新挑戰(zhàn)，配電網(wǎng)運(yùn)營商面臨的挑戰(zhàn)是：提供足夠的平衡功率以確保持續(xù)的高質(zhì)量供電。

　　在工業(yè)用戶電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的過程和減少能源消耗的成本十分重要。

　　確定目標(biāo)

　　應(yīng)用儲能裝置于配電系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到下列目標(biāo)：

　　(1)參與電量和功率的一次控制市場。

　　(2)儲能在一些輔助服務(wù)(如負(fù)荷轉(zhuǎn)移、本地電壓控制和一次調(diào)頻控制)中用作發(fā)電機(jī)。

　　(3)影響配電網(wǎng)的有功潮流和電壓性能，使得加強(qiáng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施所需的投資最小化。

　　(4)協(xié)助從公共電網(wǎng)中斷開后的孤網(wǎng)運(yùn)行和工業(yè)用戶電網(wǎng)的暫時(shí)性孤島運(yùn)行。

　　(5)提升供電可靠性和安全性。

　　(6)削減暫時(shí)性的峰荷。

　　主要功能

　　不同的儲能設(shè)備可以安裝在中壓網(wǎng)和低壓網(wǎng)中，主要包括以下功能：

　　(1)改變有功潮流，限制設(shè)備的負(fù)載水平。

　　(2)提供無功支撐和電壓控制。

　　(3)平衡負(fù)荷和發(fā)電，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)之間功率交換達(dá)到預(yù)測值，或使得微電網(wǎng)能夠孤網(wǎng)運(yùn)行。

　　(4)參與電量和功率的一次控制市場。

　　(5)作為虛擬電廠(VPP)和配電能源管理系統(tǒng)(DEMS)的重要組成部分。

　　(6)儲能具有黑啟動能力。

　　(7)電動汽車可以用作儲能及發(fā)電機(jī)。V2G(電動汽車接入電網(wǎng))方案中，除了充電之外，也可集中控制向電網(wǎng)釋放功率；電動汽車具有負(fù)荷轉(zhuǎn)移和一次調(diào)頻的能力。

　　預(yù)期收益及其相關(guān)利益者

　　相關(guān)利益者包括企業(yè)/DSO，客戶，能源交易商。

　　應(yīng)用場景之五：微電網(wǎng)

　　描述問題

　　在微電網(wǎng)中，發(fā)電單元的容量一般為千瓦至兆瓦級別。安裝的同步發(fā)電機(jī)一般為柴油動力發(fā)電，通常與儲能設(shè)備一起安裝。

　　確定目標(biāo)

　　實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的目標(biāo)包括：獨(dú)立于(弱聯(lián)系的)公用電網(wǎng)的電網(wǎng)運(yùn)行；不具備公用電網(wǎng)連接情況下或農(nóng)村區(qū)域的的孤網(wǎng)運(yùn)行；使得供電成本最小化，尤其在偏遠(yuǎn)地區(qū)或孤島情況下；較少對化石燃料如柴油或燃?xì)獾囊蕾囆裕粶p少CO2排放。

主要功能

　　微電網(wǎng)通常分為四種類型：電力企業(yè)微電網(wǎng)、工業(yè)微電網(wǎng)、軍用微電網(wǎng)、院校微電網(wǎng)。主要包括以下功能：

　　(1)微電網(wǎng)有兩種運(yùn)行模式：孤網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。

(2)具有大量可再生能源資源的國家和各州可將大量RES接入其電