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智能配电系统的发展与挑战

2021-03-12 10:03:18

分布式电源、储能系统、电动汽车的发展都将对配电网带来持续的改变。未来配电网系统要增加很多新的元件、新的设施、新的控制手段,将这些新的内容集成到一起并非易事。

未来配电究竟是什么架构?哈尔滨电力试验试图根据未来配电网发展模式的态势,画出未来配电网的形态,这是一个想象的架构,不见得对、也不见得全,但体现出一点想象力。

未来电网可以有高压交流配电网,这其中会有很多新的内容。中压交流配电网系统里会有很多分布式电源,会有微电网接进来,同时在馈线之间增加了SNOP(软开关)。SNOP技术改变了配电网闭环设计、开环运行方式,可以平衡馈线负载,进行电压无功控制;降低损耗,提高DG消纳能力;故障情况保障负荷不间断供电。

哈尔滨电力试验

目前电网馈线之间是用断路器连在一起的,正常情况下是敞开的,故障情况下闭合,软开关的作用可使功率可控,使馈线和馈线之间保持功率平衡。

同时可以有中压的直流配电网,在一些局部地区,如果直流负荷比较多,也不排除采用直流配电系统。

低压配电网是未来新的发展方向,过去我们很少关心低压侧,未来电网将更加重视与用户的互动,打通与用户最后一公里非常关键,这是不能忽视的。在低压侧配电网中可以包含直流微网、交直流混合电网、常规交流的配电网。

从用户层到低压配电层到中压配电层、高压配电层会形成更加复杂化的网络。

未来配电网离不开信息网络,上层肯定要增加一层信息系统,信息系统一直到末端、一直到用户,同时也和电网中的设备结合起来,实现对整个电网的全部监控管理。当然是很难的一件事情,这需要长时间的努力。

分布式电源接入带来的问题就是电压可能会突升突降,未来要想实现配电网与用户真正互动、精细化的运行、提升效率,肯定要做各种分析,实现一个全部能够控制的环境。

大电网的状态评估从安装到最后实用化经过了几十年的历程,未来配电网也要做好状态评估,只有测量的数据是真实的,才能做经济分析、调度优化。

配电网和用户要紧密结合在一起,可以和用户签协议,采用分时电价、实时电价、尖峰电价等方式实现错峰用电,提高系统设备的利用率,避免建设中的浪费。

新技术应用

用户与电网之间是很重要的一个交易能量平台。用户和电网之间如何进行能量交换,如何进行交易,用户和用户之间、不同社区之间、能源主体之间如何进行交易,都需要提供技术保障。

配电网不是单一的技术能解决问题的,包括规划阶段、建设阶段、运行阶段、管理阶段,很多新的技术可以应用。

大数据技术。现在比较重视大数据的应用,我们做配电网规划的时候,负荷怎么分区、分块,负荷怎么预测?

CPS技术。需要借助于物理信息系统(CyberPhysicalSystems),以信息为纽带将物理网络与信息网络紧密结合成一个整体系统,并借助完善的感知、计算、控制技术实现其智能化运行。融合了高级量测技术、快速仿真与模拟技术、以及灵活控制技术的智能配电网是一个典型的物理信息系统。

物联网技术。通过信息传感设备,按照约定协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等高级应用的新型网络形式。

在分布式电源接入的情况下,用户是弹性的,负荷需求可以根据你的运行控制来调节。通过大数据技术,采集大量信息,把用户用电行为,未来各种发展阶段的负荷都进行分析,通过分析,可以了解需求响应如何同电网进行配合,最后做负荷预测,这样做电网规划会更有意义。

发展趋势:能源互联网

能源互联网以互联网理念构建的新型信息能源融合的“广域网”,它以大电网为“电力主干网”,以智能配电网,微网为“局域网”,以开放对等信息能源一体化架构,真正实现能源双向按需传输和动态平衡使用,大限度地适应新能源接入。

大家都在讲综合能源系统、能源互联网、微电网,这里都涉及到电的问题、冷和热的问题。它们之间到底如何互相影响?

例如,常规配电网,接入光伏、风电,同时有些地方都有负荷需求侧响应,可以对负荷进行控制。同时有煤气管网、天然气管网,用户既需要冷又需要热,同时还需要电,而电又可以从电网直接获取,还可以从天然气发电,用它的余热供热,或者直接利用天然气供热。或者由三联供机组发电,用余热制冷,同时可以用电空调来制冷。实际上如果天然气管网接入了很多小的分布式电源,在用户之间耦合越紧密,就会出现相互影响。未来的综合能源系统需要考虑燃气网和电力网之间的相互影响,这也是现在大家很关注的一个课题。

未来配电网规划不是简单地只涉及到电的问题,要考虑到季节交替、昼夜更迭,要考虑到天然气、电能、太阳能、热能、风能,考虑到安全性、经济性、社会效率。规划问题与运行问题高度耦合,需在规划中考虑运行策略的影响,在运行中考虑规划方案的约束,形成交替互动的求解过程。


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