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配电网:智能电网的关键环节 建设改造仍需砥砺前行

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-17  来源:电气技术
核心提示:能源是经济社会发展的基石。随着新一代能源技术和新一代信息技术的快速发展和广泛应用,能源发展面临着重要转型,新一轮能源革命应运而生,即在能源生产环节实现清洁化,并逐步用清洁能源替代化石能源,大力推进煤炭清洁高效利用,着力发展非煤能源,形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。
 

能源是经济社会发展的基石。随着新一代能源技术和新一代信息技术的快速发展和广泛应用,能源发展面临着重要转型,新一轮能源革命应运而生,即在能源生产环节实现清洁化,并逐步用清洁能源替代化石能源,大力推进煤炭清洁高效利用,着力发展非煤能源,形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。

能源革命的中心环节是电力,以电为中心的变革创新成了新一轮能源革命的关键。所有一次能源都可以转化为电能,各种终端能源都可以用电能替代,未来能源系统的核心一定是电力系统,而电力转型的关键在建设新型的配电网。在新一轮能源革命的大背景下,配电网的功能定位正在发生深刻变化。除电力输送、分配等传统功能外,配电网还将是资源优化配置的载体。

提供安全、可靠、高效、绿色、互动的电能服务是配电网的根本职责和目标。长期以来,我国配电网受管理、投资、历史等原因的影响,网架结构相对薄弱,设备质量较差,供电能力和可靠性不高。随着国家新型城镇化和新农村建设、城乡一体化加快推进,分布式电源、电动汽车快速发展,配电网呈现出多源、互联、泛在特征,对供电安全性、可靠性、互动性和适应性提出了更高的要求。

配电网是智能电网的关键环节。不管国外还是国内,智能电网建设的重点都在配电网的智能化提升。提高供电可靠性和电能质量问题,需要配电网进一步智能化;多种能源、电动汽车和充电站的接入,配电网需要具有更强的自愈能力、更高的安全性,并支持与用户互动,电网需要从传统的供方主导、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、高度智能化的方向转变。

配电网是能源综合服务平台。配网业务可以为综合能源系统中能源的生产、传输和消费之间建立一种关联。未来的城市配电网将逐步演变为综合能源服务系统,具有系统性、广泛性、包容性、开放性、互动性。分布式能源、储能、电动汽车、微电网等,可以在较大范围内实现多能互补系统的集成优化。配电网还可以实现天然气与风能、太阳能、地热能、生物质能等能源的协同开发利用。

配电网是市场化交易的载体。配电网用户侧不仅可以有分布式能源、储能、控制系统在内的配(微)电网,配电网还可以调节不同用户之间的电量余缺和峰谷差。配电网将成为需求侧配合供给侧,以更为有效地实现供需平衡、供需双方互动的平台,为分布式能源、工商业节能、居民节能、用能服务等不同用户主体提供解决方案以及增值服务,满足各种市场化交易需求。

加强配电网建设是建设全国坚强电网至关重要的一环。21世纪以来,随着经济社会的发展,我国配电网建设持续“加码”。2015年,《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)》、《关于加快配电网建设改造的指导意见》相继出台,对推进配电自动化和智能用电信息采集系统建设,实现配电网可观可控,满足新能源、分布式电源及电动汽车等多元化负荷发展需求,推动智能电网建设与互联网深度融合等内容提出了明确的发展要求。

配电网建设改造的持续推进,其根本目的是为了更好地实现配电网的安全、经济、可靠和高效供电。

近年来,通过城乡配电网的智能化建设,我国供电能力切实得到增强,变(配)电容量、线路长度同比增幅显著,供电能力总体充裕;供电质量持续提高;电网结构日趋完善,在国家新型城镇化试点区域组织开展了新型城镇配网示范建设;装备智能化程度显著提升,推进配电自动化系统建设,加快安装智能电表,实现用电信息自动采集;投资规模不断加大,2016年配电网基建投资同比增长约30%2017年,占电网总投资58%110kV及以下电网投资同比增长35.6%

《南方电网发展规划(2013~2020)》指出,将加强城乡配电网建设,推广建设智能电网,到2020年城市配电网自动化覆盖率达到80%;国家电网公司也提出,2017年将加快配电网建设改造。

为持续推进智能配电网建设,配电网建设改造进程仍有许多工作需要我们去规划、设计、倡导、贯彻、落实和实现。

首先,要合理地改善网架结构接线方式,利用多区域分别连接的方式,也可以用环网方式。配电网结构决定了网络运行的可靠性、灵活性。以北京为例,其高压配电网以环网、放射状运行(即“手拉手”网格结构)为主,然而其中压配电网提升空间较大,电网结构相对薄弱,网络接线模式复杂,难以形成标准化。

此外,国外先进水平10(20)kV城网架空线路绝缘化率高达80%以上,而国内目前仅达到22.4%。中国电力科学院智能配电网首席专家马钊曾指出,一线城市力争构建兼具可靠性和灵活性的网络架构,全面实现双侧电源和环网结构,加强中压线路联络率,提高负荷转供能力;对于其他城市、城镇,结合本地经济、负荷发展,首要解决高压配网N-1能力不足问题、“单线单变”问题,逐步改善中压配网分段不足和线路联络不足问题;乡村地区首先改善供电半径问题。

其次,继续加大新技术的应用力度。引进集中化管理的配电系统,可以利用先进的通信网络,采用统一的平台和模型,来实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS)、配电管理(DMS)、市场运营(MOS)等和其他各类信息系统之间的综合集成,最终实现电网信息的高度集成化。

同时,借助传感技术、测量技术,对输、配电设备的运行状况进行实时的监控和测量,然后把测得的数据进行及时有效的收集、整合、并进行数据分析,更好地实现了配电网安全、经济、可靠、高效的目标。

此外,应用高压大功率电力电子器件和装备,以及新型的高性能电极、储能、电介质和储氢材料等的发明和使用;还有其他新材料,如纳米复合材料、场(包括电场和磁场)控和温控的非线性介质材料、新型绝缘材料、绝缘体—金属相变材料、新型铁磁材料、用于高效低能耗的电力传感器材料等。新材料和新技术的应用将简化电网的结构和控制,优化电网的运行,并能对电源波动和电网故障作出响应。

马钊认为,一线城市仍应着力提升中、低压光纤及其他通信网络的建设;其他地区应增强高、中压通信基础设施建设,并配合适度发展不同程度自动化设备水平。发展具有自适应功能的电力设备和保护设备,可以显著降低电网对于传感、通讯和数据处理的技术要求,这对于提高电网的安全可靠性和综合效益是非常有益的。

再次,要合理分配电网资源。在电网资源分配的过程中,重点对待电网初期设计阶段的电网资源分配工作,结合国家要求和工程要求,同时根据配电网工程具体情况,选择合适的电线电缆;在配网设计的过程中,结合线路长短不同的情况,并根据不同的季节和时间段,将电量负荷预测工作落实到位;在对材料进行管理和使用时,要确保配电网运作系统的完整性,在高标准管理模式的帮助下,从整体上配置资源,严格控制资源的使用;全面落实行之有效的验收把关管理措施,为供电可靠性筑起最后一道“防线”。

同时,全面系统地掌握现有配电网设备和网络的健康水平以配电网资产的精益化高效管理为出发点。针对配电设备量大面广、单体价格相对低廉,配电网结构复杂多变等特点,马钊指出,当前应尽快深化研发适应我国国情和配网管控方式的资产管理理论/应用体系,并深入开展试点工作,进而对有益的方案进行推广应用。

2020年,我国将基本建成城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好,与小康社会相适应的现代配电网。为此,智能配电网建设改造还须砥砺前行。

 
 
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