在2015智能電力系統(tǒng)峰會上,國家能源局電力司司長韓水提出,實施配電網建設改造的目標是建設與小康社會相適應的現(xiàn)代配電網,必須推廣應用新技術、新產品、新工藝,以先進技術標準引領配電網發(fā)展。
隨著分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)、可控負荷等分布式能源的接入及滲透率的提高,配電網形態(tài)發(fā)生重要改變,內部具有分布式或分散式能源且具有控制和運行能力的主動配電網(ActiveDistributionNetwork,ADN)成為配電網發(fā)展的主流。不同于被動配電網,主動配電網具備一定比例的分布式可控資源,網絡拓撲可靈活調節(jié),具備較為完善的可觀可控水平,能實現(xiàn)協(xié)調優(yōu)化管理。由于允許高滲透率分布式電源的接入,主動配電網能大幅提升配網可靠性和電能品質,實現(xiàn)可控資源的充分挖掘與利用。在此背景下,主動配電網技術的重要性日益凸顯。
經濟實用:構建面向主動配電網的配電自動化
智能配電網的自動化要求電網能自愈和自適應,實時掌控電網運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患。峰會上,廣州南方電力集團科技發(fā)展有限公司副總裁霍錦強介紹了面向主動配電網的經濟實用型配電自動化技術,闡述了構建經濟實用型配電自動化的途徑。他認為,采用主干線路斷路器分段模式,能快速提升配電網供電可靠性;利用關鍵點“三遙”提高系統(tǒng)自動化水平,加強線路保護技術研究,兼顧變電站出線開關、主線路分段開關、客戶開關的配合。構建經濟實用型配電自動化,還可以嘗試將試點線路全改造變?yōu)槎嗑€路關鍵點同時改造,通過面的覆蓋提高自動化處理線路故障的概率。在此基礎上,應根據各區(qū)域對供電可靠率的指標要求,利用逐步提升的方式,分區(qū)域,分階段、分客戶制定指標,并采用相應的自動化技術。
以上海配網智能化建設為例。為落實《上海市推進智慧城市建設行動計劃(2014~2016年)》,推進上海智慧城市建設,國網上海市電力公司擬在浦東沿江核心區(qū)規(guī)劃建設達到世界一流水平的現(xiàn)代化配電網,目標是實現(xiàn)供電可靠率高于99.999%和智能化的配網管理,構建與國際化大都市社會經濟發(fā)展相適應的世界一流現(xiàn)代化配電網,引領上海地區(qū)配電網的未來發(fā)展方向。
國網上海電力大力建設浦東核心區(qū)現(xiàn)代配電網示范工程。工程核心區(qū)是原世博園區(qū)、陸家嘴金融城、頂級公寓聚集的黃浦江沿岸,是上海創(chuàng)新轉型的重要載體。在工程建設中,推進配電自動化成為重頭戲,內容包括實時監(jiān)視和控制設備、快速定位故障、自動網絡重構、智能分析和管理等。國網上海電力推行配電網絡網格化,實行分布自治、主站后備,使配網主站具備智能輔助決策功能,實現(xiàn)配電自動化安裝和調試時的不停電作業(yè),并建成配電自動化技術支持平臺,支撐設備和系統(tǒng)選型、集成測試等工作。
智能運行:解決主動配電網的網絡安全問題
分布式電源(DG)的大量接入將給配電網帶來廣泛影響,例如改變配電網的電壓水平、提高配電網的短路容量、使得繼電保護策略更加復雜、影響網絡的供電可靠性等。在眾多問題中,首先應該解決的是智能配電網的網絡安全問題。
在本次峰會上,霍錦強闡釋了當前先進的主動配電網安全運行技術。他認為,高滲透的分布式電源(DG)將傳統(tǒng)被動配電網變?yōu)橛性措p向的能量傳輸網絡,傳統(tǒng)的以故障電流大小和持續(xù)時間為轉移的繼電保護策略沒有足夠多的選擇性;探討智能分區(qū)自愈、光纖縱差、鄰域信息交互“面保護”技術,采用統(tǒng)一的最小故障電流和動作延時,能為智能配電網安全穩(wěn)定運行提供強有力的技術保障。
霍錦強認為,為了快速消除故障并避免越級跳閘,隨著基于GOOSE的高速網絡通信的逐漸成熟,可建立基于GOOSE的智能分區(qū)故障自愈系統(tǒng)。通過應用智能分區(qū)故障自愈技術,當故障發(fā)生時,各開關根據來自相鄰開關的高速交互信息,判斷其位置是否處于故障區(qū)域的端點,并據此決策是否分閘。值得注意的是,基于GOOSE的智能分區(qū)故障自愈技術并不是智能變電站的簡單延伸,它同樣可以在遠離變電站的重要區(qū)域配電網中使用。
基于鏡像快速通信的“面保護”技術是一種相鄰的保護裝置相互交換狀態(tài)和故障信息,并快速確定故障、隔離故障的智能配電網自愈技術。鏡像快速通信技術加快了故障的定位和判斷,實現(xiàn)故障區(qū)間兩側的開關分閘,從而快速隔離故障;非故障區(qū)間的開關不會動作,減少了不必要的開關動作,縮小了故障范圍。該技術在完成故障兩端隔離、消除聯(lián)絡斷路器合閘時,再一次合入故障所帶來的電流沖擊,減少了不必要的聯(lián)絡斷路器合閘動作;增加了自動化設備保護動作的選擇性,不再需要線路上相鄰開關自動化設備配置復雜的閾值—延時整定值,同時可配置一次重合功能以消除線路瞬時故障。
清潔高效:打造新一代能源系統(tǒng)
面對化石能源日漸枯竭和全球生態(tài)環(huán)境不斷惡化的壓力,提供單一電力服務、高度依賴化石能源的第二代電網已成為不可持續(xù)的電力發(fā)展模式;發(fā)電能源清潔化和一定程度的分散化及信息技術飛速發(fā)展帶來的智能化促使電網轉型。以智能主動配電網、微網為代表的第三代電網是未來電網的發(fā)展趨勢。
新一代能源系統(tǒng)是新形勢下第三代電網概念向綜合能源系統(tǒng)的延伸和擴展。中國科學院院士、中國電科院名譽院長周孝信認為,新一代能源系統(tǒng)以電力為中心、以電網為主干,是各種能源的生產、傳輸、存儲和轉換裝置及通信、控制和保護裝置相連接的網絡化物理系統(tǒng)。它具備多元能源結構及集中分布并舉、相互協(xié)同的能源生產和供應模式,采取供需互動、節(jié)約高效的用能方式,與互聯(lián)網技術廣泛融合,具備面向社會的平臺性和商業(yè)性。
新一代能源系統(tǒng)應以電力為中心,建立以智能電網為主干,涵蓋源端、受端和傳輸系統(tǒng)的智慧能源網絡。構建新一代能源系統(tǒng),需要重點研究解決源端、受端和傳輸?shù)囊幌盗兄卮罂茖W和工程技術問題。
源端綜合能源系統(tǒng)利用儲能、棄風光電制氫(甲烷),建立源端多能源互補網絡,采取就地消納等方式平抑可再生能源波動性,使可再生能源得到充分利用。我國西部源端直流輸電網可連接西部大型水電、風電、光伏電源基地和火電基地,實現(xiàn)各類電源資源的跨空間、跨流域優(yōu)化配置和補償調節(jié),并通過大容量直流輸電線路與中東部交流受端電網形成多點互聯(lián),實現(xiàn)遠距離西電東送和北電南送。
受端綜合能源系統(tǒng)需要解決的,是各類分布式能源生產、儲存和需求消費中與電網緊密結合,實現(xiàn)高效、互補、綜合利用鏈條中的系統(tǒng)科學和相關工程科學技術。受端要針對不同供能系統(tǒng)實現(xiàn)整體上的協(xié)調、配合和優(yōu)化,并最終實現(xiàn)智能化和一體化的社會能源綜合供應,是實現(xiàn)社會用能效率最優(yōu)、促進可再生能源規(guī)?;玫谋赜芍贰?/span>
能源輸配網絡技術指的是以電網為主干的新型輸電(輸能)方式和網絡構建的系統(tǒng)科學和新型輸電(輸能)方式的工程科學技術。能源輸配網絡的穩(wěn)定運行有賴于電網和管網(氣網、熱網)的高效配合,包括源端的電力互補網絡、傳輸網絡和配送網絡。
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