本講重點介紹歐洲配電網智能化的各種應用場景，分別為：分布式可再生能源的接入、配電自動化、高級測量基礎設施、儲能、微電網、需求側和發電管理、分布式能源管理系統和虛擬電廠、電動汽車等。

　　智能配電網在全世界配電網的實際應用中已經成為現實，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，智能配電網將來還會成為一種強制性的安裝方式。智能配電網將有助于減少配電網的供電成本，因此使得整個能源供應系統進入到可再生的未來。

　　CIRED2013智能電網工作組在研究過程中，建成了一個數據庫，匯總了歐洲約15個國家的50多個智能電網項目。多數項目為國家或國際項目，一些為跨國合作，甚至歐盟范圍內的合作項目。

　　應用場景之一：分布式可再生能源的集成

　　識別問題

　　在現代配電網中接入波動性的可再生能源(RES)和分布式資源(DER)，會給電網規劃和運行帶來許多挑戰。由于在設計時電網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的情況，電纜、架空線和配電變壓器的過載是一個嚴重的問題，由此會導致加強電網和確保供電安全性的投資需求增大。

　　確定目標

　　DER在接入配電網時應該達到以下目標：

　　(1)通過電網的智能運行和對主動設備、負荷和發電的控制，使得加強電網的投資最小化。

　　(2)確保供電質量，使得客戶不會由于RES對供電質量的沖擊而受影響。

　　(3)促使電力市場接入電網。如果RES不具有靈活性，就不應該承擔市場風險。電力市場需要適應電網的約束條件和拓撲結構。

　　主要功能

　　智能配電網技術解決方案的主要功能包括：

　　(1)改變電網結構和運行模式。

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

　　(3)控制可再生能源(DG)的發電功率。

　　(4)通過安裝主動元件以替代被動元件，來控制配電網電壓。

　　(5)在正常情況下，DSO將根據市場談判控制RES。在異?；蚓o急情況下，DSO應該完全控制RES。

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

　　預期收益及其相關利益者

　　為了保證電網穩定性，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備過載和電壓越限的情況。因此，可以大大減少電網擴容和改造的投資需求。

　　相關利益者包括配電企業/DSO，客戶，電網所有者，市場。

應用場景之二：配電自動化

　　描述問題

　　由于智能配電網的各種功能，如智能表計、需求側管理、需求響應、DER接入以及即插式電動汽車(PEVs)，配電系統自動化對整個電力系統運行的高效和可靠越來越重要。

　　對配變站及環網單元(RMUs)的自動化、監測、保護提出了更多的新要求。

　　確定目標

　　通過配電自動化，企業可以實現的主要目標是：

　　(1)對其配電系統的靈活控制，可用于提高供電的效率、可靠性和質量。

　　(2)通過在電網中部署符合IEC標準的遙控功能，實現對網絡狀態的監控以及測量值的通信，從而提高網絡的可觀性和可控性。

　　(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停電客戶的供電能力。

　　主要功能

　　(1)現場設備的實時監控。

　　(2)網絡元件和主動元件的引入及其控制，如可調配電變壓器、重合器、發電單元的換流器、負荷等。

　　(3)二次設備和控制中心之間的雙向通信通道。

　　(4)采用帶后臺設備以及信息系統(如量測或保護設備)的現場設備。

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

　　預期收益及其相關利益者

　　相關利益者包括配電企業，電網運營商和客戶。

　　應用場景之三：高級量測基礎設施

　　描述問題

　　配電公司注重研究開發先進量測基礎設施(AMI)，如，智能電能表和量測數據管理，以便實施需求側管理、客戶需求側響應，分布式發電的集中控制，以及作為實施動態電價解決方案的主要機制。

　　AMI使得配電網運營商能夠優化關鍵的過程，為其客戶(供電商以及消費者)提供新的服務和數據。

　　確定目標

　　安裝智能電能表和高級量測數據管理系統應實現達到以下目標：

　　(1)自動的客戶處理過程(計費，電價變更，數據采集等)。

　　(2)實施各種電價模型和采集輸出/輸入的無功電量數據。

　　(3)記錄各種一次設備(如各段線路和變壓器)的利用率，以便優化維修的時間間隔，優化線路損耗(如通過改變開/斷點)，獲取電網擴展規劃的附加數據。

　　(4)通過獲取和診斷誤差信息，最小化DG的停機時間。

　　(5)有利于在配電網中接入小型DG，可滿足自動化和計費的要求。

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

主要功能

　　作為高級量測數據管理的完整解決方案，必須將所必需的硬件和軟件結合，主要包括以下功能：

　　(1)獲取用于費率和特殊合同客戶的電能消費的所有數據。

　　(2)對客戶負荷遠控和切換的可能性(如果在服務合同中已經達成協定)。

　　(3)對供電質量進行記錄和文檔化(計量電壓偏差、短期失效、長期失效、電能質量等)。

　　(4)建成對不同企業計量(供氣、小區供熱和供水)以及其他服務(家庭自動化)的開放平臺。

　　(5)記錄終端設備(如電能表)未經授權的用電和操作。

　　(6)配變站、RMUs和配電網基礎設施的遙控。

　　(7)直接連接到低壓電網上的單相和三相電能表；有功/無功的電量和功率的測量(消費和生產)；多電價和雙電價結構同時運行的能力；負荷曲線；最大需求登記；功率控制管理，可遠程修改最大需求閥值和開合電源；需求側管理；事件記錄和報警管理；防竊電檢測；供電服務記錄。

　　(8)鏈接到室內設備通信的局域通信接口。

　　預期收益及其相關利益者

　　安裝智能電能表和高級量測數據管理系統，應實現以下功能：

　　(1)客戶自動化處理過程(計費、電價變更、數據采集等)。

　　(2)實施多電價模型和采集輸出/輸入的無功電量數據。

　　(3)記錄各種一次設備如每段線路和變壓器的利用率，以便在開展電網擴展規劃時，優化維修間隔，最小化線路損耗(如通過移動開/斷點)，獲取擴展規劃的附加數據。

　　(4)通過獲取故障水平和診斷故障最小化停機時間。

　　(5)在配電網中集成小型、分散的發電廠，用于計費和自動化的目的。

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

　　(7)支持故障管理和清除電網中的故障事件。

　　相關利益者包括網絡運營商，客戶，發電商和能源交易商。

　　應用場景之四：儲能

　　描述問題

　　大規模RES的應用給電網穩定性帶來了新挑戰，配電網運營商面臨的挑戰是：提供足夠的平衡功率以確保持續的高質量供電。

　　在工業用戶電網中，實現節能的過程和減少能源消耗的成本十分重要。

　　確定目標

　　應用儲能裝置于配電系統應該達到下列目標：

　　(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(如負荷轉移、本地電壓控制和一次調頻控制)中用作發電機。

　　(3)影響配電網的有功潮流和電壓性能，使得加強電網基礎設施所需的投資最小化。

　　(4)協助從公共電網中斷開后的孤網運行和工業用戶電網的暫時性孤島運行。

　　(5)提升供電可靠性和安全性。

　　(6)削減暫時性的峰荷。

　　主要功能

　　不同的儲能設備可以安裝在中壓網和低壓網中，主要包括以下功能：

　　(1)改變有功潮流，限制設備的負載水平。

　　(2)提供無功支撐和電壓控制。

　　(3)平衡負荷和發電，以實現電網之間功率交換達到預測值，或使得微電網能夠孤網運行。

　　(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(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電機。V2G(電動汽車接入電網)方案中，除了充電之外，也可集中控制向電網釋放功率；電動汽車具有負荷轉移和一次調頻的能力。

　　預期收益及其相關利益者

　　相關利益者包括企業/DSO，客戶，能源交易商。

　　應用場景之五：微電網

　　描述問題

　　在微電網中，發電單元的容量一般為千瓦至兆瓦級別。安裝的同步發電機一般為柴油動力發電，通常與儲能設備一起安裝。

　　確定目標

　　實現微電網的目標包括：獨立于(弱聯系的)公用電網的電網運行；不具備公用電網連接情況下或農村區域的的孤網運行；使得供電成本最小化，尤其在偏遠地區或孤島情況下；較少對化石燃料如柴油或燃氣的依賴性；減少CO2排放。

主要功能

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

　　(1)微電網有兩種運行模式：孤網運行和并網運行。

(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