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城市电网智能化发展的七大关键技术

导读: 城市电网的智能化是数学物理理论、材料技术、计算机技术、通信技术、电力电子技术等各个科技领域发展的综合体现。智能化的城市电网通过应用各种先进的信息技术,实现电网的数字化、信息化、自动化和智能化,并最终实现城市电网与用户间的互动,以满足未来各种关键的技术需求。

  城市电网智能化发展关键技术:

  1.更友好的新型配用电设备

  传统城市电网智能化工作的开展重点关注低损耗、可靠性高、免维护的新型变压器、开关等设备的应用和升级,对国内近二十年的城市电网建设改造和可靠性提升起到了非常重要的支撑作用。现代城市生活对城市电网的低碳环保需求和不断繁荣的现代科技,特别是通信和信息技术的发展,共同推动了城市电网配用电设备的更新换代,设备的种类和设备的功能相比传统电网正发生质的飞越。

  首先,世界范围内日益严峻的能源环境问题要求城市电网更加低碳,催生了现代城市电网中大量新元素的出现。例如,分布式光伏发电、小型风机、微燃机、储能、电动汽车等。其次,为适应和管理上述设备的并网连接与可靠协调运行,城市电网中电力电子装置开始大量出现,城市电网呈现出电力电子化的发展趋势。此外,计算机、电子、通信技术的快速发展也促使传统城市电网设备的全面升级换代和大量新技术新设备的应用,如智能变电站、配网潮流管理器、SOP软开关等。

  为支撑对各类分布式能源和灵活负荷的广泛接入,未来的城市电网设备将沿着标准化即插即用接口、高度电力电子化、物理信息控制高度融合的方向发展。

  2.更灵活的电力网架结构

  网架结构是支撑整个城市电网智能化发展的关键和基础。传统的城市电网在网络拓扑上一般采取“闭环设计、开环运行”的建设运行模式,以辐射状交流供电为主。由于地理条件、地方政策、电网历史沿革、负荷构成、用户要求等不同,世界范围内的城市电网表现出不同的网架结构形态。未来城市电网中的结构形式将更多向环网结构和双侧电源结构发展,实现城市电网网络架构的灵活性和可靠性。

  受分布式能源接入、ICT技术、电力电子技术等技术的推动,现代城市电网在结构形态上呈现出了多样化的趋势。以城市配电网为例,目前学术上讨论的配电网形态包括传统配电网(被动配电网)、有源配电网(主动配电网)、智能配电网、微电网和能源互联网;按照电能的传输方式,包括直流配电网、交流配电网和交直流混合配电网的形式。其中最受关注的主要是微电网和有源(主动)配电网的概念。微电网和主动配电网均被认为是未来智能配电网的重要组成部分,均存在交流、直流和交直流混联3种传输模式。

  除传统配电网外,各种形态的电网形式均未形成固化的标准结构模式,但各形态电网均要求未来城市电网的结构更加灵活主动,能够依据电网运行状态、用户用电需求、系统故障等具体场景主动进行网络重构、开闭环运行自由切换以及网络自愈,保证系统故障时最小化停电范围、系统正常运行时最大化运行效率。

  3.更综合的城市电网规划设计

  规划元素多样化和与运行深度耦合的特性给城市电网综合规划提出了新的挑战和需求,未来城市电网规划需要采取“主动规划”的理念。需要对区域内的分布式可再生能源资源的可利用能力进行主动评估,主动规划设计分布式可再生能源发电的接入点,主动评估城市电网对分布式电源的接纳能力和最大负荷供应能力,前瞻性的给出网络解和非网络解相结合的综合规划解决方案。

  同时,为增强方案的可操作性和可实施性,规划中还需要考虑规划、建设和运行的完整性、统一性,在规划设计阶段就充分考虑配电自动化、通信和配电管理系统对改善城市电网运行性能所发挥的重大作用,协调统一地规划建设坚强可靠的一次电网网架、深度协同的二次自动化系统与功能强大的智能决策支持系统,实现三位一体式的协同规划。

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