智能配电网的优势有哪些

来看一个主动的案例。炎炎夏日的一个上午，某大城市中，随着大批空调逐步开启，用电负荷直线攀升，逼近电网所能承受的最高值。主动配电网主动作为，果断发出“精确制导”的指令，让部分客户家中的空调停运。几分钟后，负荷曲线趋于平缓，电网风险化解……这不是电影里的场景。在不久的将来，随着“主动配电网运行关键技术研究及示范”863课题研究成功，这样的场景就将成为现实。为什么要进行这项课题研究？它有何特点？对供电企业和客户来说，它能带来哪些好处？为此，本报记者进行了详细调查。为什么要研究主动配电网？分布式电源大量进入配电网，到一定程度，传统配电网将面临“电流倒送”危险提及主动配电网的研究，有必要先认识一下配电网的概念和分布式电源的特点。配电网，指的是在电力网中起分配电能作用的网络。打个形象的比喻，如果把电网主网比作人体的“主动脉”，那么，配电网就是四通八达的“毛细血管”，用户则处于这些毛细血管的最末端。电由大型发电厂发出，流经主网，通过配电网送到用户，就如血从心脏流出，流经主动脉，通过毛细血管输送至全身一样。电流自上而下流动，就如同大河衍变成小河，再从小河衍变成小溪。在传统的配电网中，线路选型、设备选型、相应的继电保护、潮流控制、计量，考虑的都是单方向流动的特点。分布式电源的出现，使得用户可以不再被动地接受电网输送的“血液”补给，而是具有了“造血”的能力。但随着分布式电源不断增多，“造血”的量不断增加，其分散性、不稳定性、间歇性的特点，则使得这些新造“血液”不能平缓、定量、持续地输入“毛细血管”。当分布式电源增多到一定的程度，就会影响传统配电网的特性。这意味着，传统配电网的保护、控制策略将失效，电网的供电可靠性将受到影响。国网北京电力科信部副主任黄仁乐告诉记者：“根据国外的经验，分布式电源接入容量原则上不超过配电网容量的30%，否则，电流可能产生倒送，有些保护和控制就会误动。”为对日益增长的分布式电源加以有效控制，主动配电网的研究被提上日程。什么是主动配电网？“看”得更宽更远，“听”到更多信息，主动服务分布式电源，预判化解停电危险什么是主动配电网呢？黄仁乐给出这样的定义，“主动配电网是内部具有分布式或分散式能源，具有控制和运行能力的配电网。主动配电网有四个特征，一是具备一定分布式可控资源，二是有较为完善的可观可控水平，三是具有实现协调优化管理的管控中心，四是可灵活调节的网络拓扑结构”。“可观性”体现在，主动配电网控制中心可以监测到主网、配电网和用户侧的负荷和分布式电源的运行情况，在此基础上利用态势感知技术预测其发展状态，提出优化协调控制策略。“可控性”体现在对分布式电源、储能、负荷等的灵活有效控制上。当优化协调控制策略制定出来以后，通过控制中心能够实现有效的执行。通俗地讲，主动配电网有更大的可观测范围，能掌握更多信息。目前对电网的监测范围只能到配电网，没有办法知道用户更多的实际用电信息，比如说，有没有使用空调、安装光伏，有哪些重要设备，更不可能知道用户的用电行为习惯，什么时候洗衣服、开空调……主动配电网却可以知道这些信息，进而主动服务用户，满足用户的需求。它通过自动采集到的信号，进行数据分析掌握相关信息，为用户提供最优方案。供电企业事先可以将网络和负荷准备好，提醒用户在合适的时机选择用电等。用户可以随时查询到实时的电价，来调整用电行为，节省电费支出，还可以查询到周边分布式电源有哪些，自主选用，实现一定区域内的电力资源最优分配等。主动配电网的“主动”,还体现在对有可能出现的危险进行预判，并制定一定应对策略，通过控制中心有效执行，而不是像传统配电网只能在故障发生后才被动地采取措施。黄仁乐给记者举了一个例子。当即将遭遇暴雨时，哪些线路有可能遭遇雷击，可以通过控制中心对电流进行控制，使其绕过这些线路，防止大面积停电的发生，这需要用上一项关键技术——态势感知技术。主动配电网好在哪里？有力促进新能源消纳，形成分布式电源和配电网相互备用格局，为用电客户节约电费作为课题牵头研究单位，国网北京电力相关负责人介绍说，主动配电网研究背后，有现实的强烈需求。近年来，首都新能源、电动汽车等快速发展，都对配电网规划建设和运营管理提出了新要求。课题的立项，为解决以上问题提供了契机。课题的意义还远不止于此——它将引领我国智能配电网领域的发展方向，具有巨大的经济和社会效益。对用户来说，灵活接入主动配电网，意味着更高的供电可靠性和供电质量。分布式电源和电网供电可以互为备用电源，减少停电时间，缩小停电面积，提升终端能源的利用效率。对消费者来说，主动参与需求响应和电网运行，不仅能大大提高用电的自主性，也能直接节约电费支出。打个比方，在电网负荷较高时，客户可以将自家的分布式电源所发的电卖电给电网，而在电网负荷较低时，用大电网的电，最大限度减少电费指出。对电网企业来说，主动配电网的投入将使运营成本大大降低。高效运行的主动配电网可以提高电能传输效率，带来节能效益；多电源协同则可有效解决地区输配电能力不足等问题，保证电网稳定可靠运行；还可以进行有效的移峰填谷——如本文开头所说的那样精确控制负荷，减少系统故障率等。主动配电网的投运，亦可解决可再生能源的消纳问题。它的投运将提高地区清洁能源和可再生能源的占比，实现可再生能源全部消纳，改善环境，还将推动智能楼宇等一系列智能电网相关技术的建设发展。

未来配电网中将会逐步普及的新技术包括：

1、先进的配电网自动化(Distribution automation，DA)技术

2、配电网馈线自动化技术，包括智能馈线终端重合器和继电器

3、电力电子技术

4、馈线电压/无功控制技术

5、先进传感技术

6、智能通用变压器

7、多功能固态开关技术

8、配电网故障预测及定位技术

9、先进的计量设施(Advanced metering infrastructure，AMI)

10、本地能源网络控制器

11、分布式电源，包括分布式发电设备，可再生能源，储能设备。

SDG将使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DG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。DG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。SDG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。