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盛万兴:智能配电技术的发展与展望

导读: 配电网消纳间歇能源将由被动到主动,而信息与物理模型的深度融合是未来发展方向。

  国内外智能电网发展概况

  美国于2011年EPRI提出“intelligrid”研究计划,致力于开发智能电网架构;2004年完成了集成能源及通信系统以西结构(IECSA)研究(4卷);2005年发布的成果中包含了EPRI成为“分布式自治实时架构(DART)”的自动化系统架构;2009年美国政府制定了一系列智能电网建设和实施计划,制定了智能电网成熟度模型,进入快速发展时期。

  欧洲早在2002年就提出“智能电网远景”(SmartGridsVision);2007年推出第一份智能电网研究议程,明确了欧洲在短期和中期内的主要研究领域;2008年9月发布的《欧洲未来电网发展策略》提出了欧洲智能电网战略部署文件,启动“创新能源”知识和创意社区(KIC)并建立欧洲智能电网技术平台(ETP)。

  2009年的5月,中国的国家电网公司正式发布统一的坚强智能电网的研究报告;2009年6月,在天津大学举办了“第一届智能电网研究学术论坛”,探讨领域包括了智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等;2009年8月,确定第一批4个配电自动化试点项目;2010年2月,确定第二批19个重点城市的试点项目的建设计划。

  智能配电的特征及需求

  智能配电网的特征如下:

  (1)更高的配电可靠性:具有自愈(故障重构)功能;分布式电源微网保护重要用户的供电。

  (2)更优质的电能质量:实现电压、无功的优化控制;实现敏感用电设备的不间断连续供电。

  (3)更好的兼容性:支持大量的分布式发电单元、储能装备、可再生资源,与配电网实现无缝隙连接于“即插即用”;支持微网运行,有效地增加配电网运行的灵活性和对负荷供电的可靠性。

  (4)更强的互动能力:通过智能电表计和用户通信网络,支持用户需求响应;实现从以电力企业为中心向以用户为中心的转变。

  (5)更高的电网资产利用率:支持配电系统快速仿真、模拟;合理控制潮流,提高系统容载比,充分利用系统容量。减少投资,减少设备折旧,使用户或得更廉价的电力。

  (6)集成的可视化管理平台:实时采集电网及其设备运行数据;提供潮流、负荷、设备状态监测、电能质量、故障位置、停电范围等实时信息;解决配电网“盲管”问题。

  智能配电网的功能需求包括:网架结构,可靠而灵活的分层、分布局的拓扑结构;运行控制,正常运行时可靠地系统监视、隐患预测、智能调节、紧急恢复、检修维护控制能力;通信,建立在开放的通信架构和统一的技术标准基础之上的高速、双向、集成的通信网络设施;软件组成,基于UNIX/WINDOWSNT平台的完整系统,高度集成SCADA/PAS/DA/DMS。

  智能配电的关键技术

  (1)高级配电自动化技术

  对此,美国的EPRI的定义是:配电网革命性的管理与控制方法,实现配电网的全面控制与自动化并对分布式电源进行集成,使系统的性能得到优化。

  (2)自愈控制技术

  自愈控制目标:正常运行时,通过配电网运行优化和预防矫正控制,来避免故障发生;故障发生时,通过紧急恢复控制和检修维护控制,使得故障后不失去负荷或失去尽可能少的负荷。

  (3)分布式电源并网技术

  其重点任务是提升并网分析能力,增强间歇电源可控性,实现灵活、可靠接入,提高配电网供蓄能力。其关键技术有接入电网的数学模型与仿真技术,接入配电网的协调控制技术、含分布式电源与储能系统的配电网优化运行技术。

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