智能(配)电网

归属: 数字电网

智能配网是智能电网的关键环节之一。通常10kV及以下的电力网络属于配电网络,但也有部分配电网有20kV电压等级网络架构,配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分

通俗讲解

这个词有10年了吧,但配网一直是重点,就蛮提下。

智能电网简单来说,就是电力网络和IT的结合,采集电网各种数字化传感器的实时数据,结合电力设备的资产数据,通过IT手段监控、分析和统计这些数据,从而对电网进行智能和自动化的控制。

智能配网是智能电网的关键环节之一,通常10kV及以下的电力网络属于配电网络,但也有部分配电网有20kV电压等级网络架构,配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分。

智能配电网的本质是将电网停止智能化处置,然后以快速的、合并的双重通讯信息基本,应用先进的技术和手腕,树立一个完善的配电系统,到达电网的平安环境、经济适用。

功能特征

与传统的配电网相比 ,SDG具有以下功能特征。

  • 自愈能力。
  • 具有更高的安全性。
  • 提供更高的电能质量。
  • 支持 DER 的大量接入。
  • 支持与用户互动。
  • 对配电网及其设备进行可视化管理。
  • 更高的资产利用率。
  • 配电管理与用电管理的信息化。

行业发展

智能配网是智能电网的关键环节之一。通常10kV及以下的电力网络属于配电网络(部分区域有20kV),配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分。智能配网系统是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化。

智能配网系统配用电自动化系统由主站、通信系统、自动化监控终端设备三大部分构成,形成一个完整的信息传输与处理系统,实现对配电网运行的远程管理。对于智能配网系统来说,三大部分中通信系统是实现数据传输的关键和核心,通信系统将主站的控制命令准确地传送到众多的远方终端,且将远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心。智能配网通信系统可由多种通信方式组成,主要采用光纤和电力载波通信方式。

自动化监控终端设备包括馈线终端设备(FTU)、配变终端设备(TTU)、开闭所终端设备(DTU)等。

过去的几年,智能配网项目和技术在一直走在智能电网普及的最前端。随着全球范围内主要国家智能电网建设的实施,各国政策和资金投入的加大,智能配网市场未来将迅速增长。其中,发达国家以原有的配网设备更新换代需求为主,发展中国家以新建智能配网系统需求为主。全球智能配网市场规模将由2010年的25亿美元发展到2015年的95亿美元,年均复合增长率超过30%。

我国的智能配网目前还处在起步阶段,目前国内城市配网馈线自动化率不足10%,仍处在刚刚开始试点和初步建设的阶段。随着国家加大智能电网建设,智能配网将成为我国电力行业新一轮的投资重点,未来市场空间广阔。配网自动化从2009年开始启动,从最开始的五个试点城市扩充到2012年的40多个城市。根据国家电网规划,由于试点城市的馈线率、供电可靠性均有明显改善,全国总计约有300个城市将在十二五期间启动配网自动化建设。“十二五”期间按配网智能化率达到40%测算配电智能化终端和主站的总市场容量将分别达到230亿元和36亿元左右,总市场容量接近280亿元。未来几年配电自动化增长潜力巨大。

面临的挑战

世界政治经济形势和能源发展格局发生深刻变化,能源革命的序幕已经开启。电网的功能定位受到重新审视,除电力输送等传统功能之外,电网更是资源优化配置的载体,是现代综合运输体系和网络经济的重要组成部分,是国家宏观调控的重要手段。在当今世界新一轮能源革命中,电力居于中心位置,电网的发展面临着前所未有的机遇与挑战。

技术的现状

智能电网具备强大的资源优化配置能力和更加稳定的运行水平,并能适应和促进新能源的发展。目前我国电力输送能力不足,新能源的并网难度也较高,发展智能电网有助于解决这些问题。

我国的智能电网研究起步相对较晚,结合我国的电网和能源利用的实际情况,从大电网和中低压电网2个角度同时切入,提出“坚强智能电网”的目标。

国家电网计划分三个阶段逐步推动智能电网的建设工作

  • 第一阶段(2009~2010年),规划试点阶段,重点开展智能电网发展规划工作,制定技术和管理标准
  • 第二阶段(2011~2015年),全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术和装备实现重大突破和广泛应用
  • 第三阶段(2016~2020年),引领提升阶段,全面建成统一的坚强电网,技术和装备达到国际领先水平。分布式能源实现“即插即用”,智能电表普及应用。

智能配电系统三大目标

  • 安全可靠
  • 优质高效
  • 灵活互动

智能电网中配电环节的重点工程包括

  • 配电网网架建设和改造
  • 配电自动化试点和实用化
  • 关联和整合相关的信息孤岛
  • 分布电源的接入与控制和配用电系统的互动应用等

为了满足用户对供电可靠性、电能质量及优质服务的要求,满足分布式电源、集中与分布式储能的无扰接入,未来电网中传统的配电系统运行模式和管理方法亟待改善;智能配电网络是坚强智能电网的基石,坚强在特高压,智能在配电网。

国家电网公司编制的《智能电网关键设备(系统)研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》已出台,此举为大批进军智能电网的设备企业指明了产品方向。预计智能电网总投资规模接近4万亿元,强大的市场背景将带动电力系统发电、输电、变电、配电、用电和调度等多个环节的大力发展,为相关的一次与二次设备制造商带来了难得的发展机遇。

技术的发展

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。

在能源需求不断增长、新技术不断发展融合以及环保呼声日益高涨的今天,智能电网已成为电力工业的必然要求,也成为世界各国应对未来挑战的共同选择。对中国来说,智能电网对未来可持续发展更为关键和必要。

归结智能配电网为环境要求、市场、安全与电能质量三方面的共同作用。着重对电网进行升级换代,建立横跨四个时区的统一电网;最大限度发挥电网的价值和效率,逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理;全面推进分布式能源管理,创造世界上最高的能源使用效率,建造具有中国特色的智能电网,是未来中国电力发展的方向。

主要技术内容

  • 配电数据通信网络。
  • 先进的传感测量技术 ,如光学或电子互感器、架空线路与电缆温度测量、电力设备状态在线监测、电能质量测量等技术。
  • 先进的保护控制技术,包括广域保护、自适应保护、配电系统快速模拟仿真、网络重构等技术。
  • 高级配电自动化。
  • 高 级 量 测 体 系 ( Advanced MeteringArchitecture ,AMA)是一个使用智能电表通过多种通信介质 ,按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据的系统。
  • DER(distributed energy resource分布式能源) 并网技术 ,包括 DER 在配电网的“即插即用”以及微网(Micro Grid)两部分技术内容。
  • DFACTS是柔性交流输电(FACTS)技术在配电网的延伸 ,包括电能质量与动态潮流控制两部分内容。
  • 故障电流限制技术 ,指利用电力电子、高温超导技术限制短路电流的技术。

建设意义

智能电网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:

实现配电网的最优运行 ,达到经济高效

电网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。

提供优质可靠电能 ,保障现代社会经济的发展

智能电网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。

推动新能源革命 ,促进环保与可持续发展

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。智能电网具有很好地适应性,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。

目录
1.
通俗讲解
2.
功能特征
3.
行业发展
4.
面临的挑战
5.
技术的现状
6.
技术的发展
7.
主要技术内容
8.
建设意义
讨论