在2015智能電力系統(tǒng)峰會(huì)上,國(guó)家能源局電力司司長(zhǎng)韓水提出,實(shí)施配電網(wǎng)建設(shè)改造的目標(biāo)是建設(shè)與小康社會(huì)相適應(yīng)的現(xiàn)代配電網(wǎng),必須推廣應(yīng)用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝,以先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)配電網(wǎng)發(fā)展。
隨著分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等分布式能源的接入及滲透率的提高,配電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生重要改變,內(nèi)部具有分布式或分散式能源且具有控制和運(yùn)行能力的主動(dòng)配電網(wǎng)(ActiveDistributionNetwork,ADN)成為配電網(wǎng)發(fā)展的主流。不同于被動(dòng)配電網(wǎng),主動(dòng)配電網(wǎng)具備一定比例的分布式可控資源,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇伸`活調(diào)節(jié),具備較為完善的可觀可控水平,能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理。由于允許高滲透率分布式電源的接入,主動(dòng)配電網(wǎng)能大幅提升配網(wǎng)可靠性和電能品質(zhì),實(shí)現(xiàn)可控資源的充分挖掘與利用。在此背景下,主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)的重要性日益凸顯。
經(jīng)濟(jì)實(shí)用:構(gòu)建面向主動(dòng)配電網(wǎng)的配電自動(dòng)化
智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化要求電網(wǎng)能自愈和自適應(yīng),實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患。峰會(huì)上,廣州南方電力集團(tuán)科技發(fā)展有限公司副總裁霍錦強(qiáng)介紹了面向主動(dòng)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型配電自動(dòng)化技術(shù),闡述了構(gòu)建經(jīng)濟(jì)實(shí)用型配電自動(dòng)化的途徑。他認(rèn)為,采用主干線路斷路器分段模式,能快速提升配電網(wǎng)供電可靠性;利用關(guān)鍵點(diǎn)“三遙”提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平,加強(qiáng)線路保護(hù)技術(shù)研究,兼顧變電站出線開(kāi)關(guān)、主線路分段開(kāi)關(guān)、客戶開(kāi)關(guān)的配合。構(gòu)建經(jīng)濟(jì)實(shí)用型配電自動(dòng)化,還可以嘗試將試點(diǎn)線路全改造變?yōu)槎嗑€路關(guān)鍵點(diǎn)同時(shí)改造,通過(guò)面的覆蓋提高自動(dòng)化處理線路故障的概率。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)根據(jù)各區(qū)域?qū)╇娍煽柯实闹笜?biāo)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(biāo),并采用相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)。
以上海配網(wǎng)智能化建設(shè)為例。為落實(shí)《上海市推進(jìn)智慧城市建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃(2014~2016年)》,推進(jìn)上海智慧城市建設(shè),國(guó)網(wǎng)上海市電力公司擬在浦東沿江核心區(qū)規(guī)劃建設(shè)達(dá)到世界一流水平的現(xiàn)代化配電網(wǎng),目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)供電可靠率高于99.999%和智能化的配網(wǎng)管理,構(gòu)建與國(guó)際化大都市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的世界一流現(xiàn)代化配電網(wǎng),引領(lǐng)上海地區(qū)配電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展方向。
國(guó)網(wǎng)上海電力大力建設(shè)浦東核心區(qū)現(xiàn)代配電網(wǎng)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(jí)公寓聚集的黃浦江沿岸,是上海創(chuàng)新轉(zhuǎn)型的重要載體。在工程建設(shè)中,推進(jìn)配電自動(dòng)化成為重頭戲,內(nèi)容包括實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制設(shè)備、快速定位故障、自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、智能分析和管理等。國(guó)網(wǎng)上海電力推行配電網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格化,實(shí)行分布自治、主站后備,使配網(wǎng)主站具備智能輔助決策功能,實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化安裝和調(diào)試時(shí)的不停電作業(yè),并建成配電自動(dòng)化技術(shù)支持平臺(tái),支撐設(shè)備和系統(tǒng)選型、集成測(cè)試等工作。
智能運(yùn)行:解決主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題
分布式電源(DG)的大量接入將給配電網(wǎng)帶來(lái)廣泛影響,例如改變配電網(wǎng)的電壓水平、提高配電網(wǎng)的短路容量、使得繼電保護(hù)策略更加復(fù)雜、影響網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性等。在眾多問(wèn)題中,首先應(yīng)該解決的是智能配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。
在本次峰會(huì)上,霍錦強(qiáng)闡釋了當(dāng)前先進(jìn)的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)。他認(rèn)為,高滲透的分布式電源(DG)將傳統(tǒng)被動(dòng)配電網(wǎng)變?yōu)橛性措p向的能量傳輸網(wǎng)絡(luò),傳統(tǒng)的以故障電流大小和持續(xù)時(shí)間為轉(zhuǎn)移的繼電保護(hù)策略沒(méi)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(hù)”技術(shù),采用統(tǒng)一的最小故障電流和動(dòng)作延時(shí),能為智能配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
霍錦強(qiáng)認(rèn)為,為了快速消除故障并避免越級(jí)跳閘,隨著基于GOOSE的高速網(wǎng)絡(luò)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(guò)應(yīng)用智能分區(qū)故障自愈技術(shù),當(dāng)故障發(fā)生時(shí),各開(kāi)關(guān)根據(jù)來(lái)自相鄰開(kāi)關(guān)的高速交互信息,判斷其位置是否處于故障區(qū)域的端點(diǎn),并據(jù)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(shù)并不是智能變電站的簡(jiǎn)單延伸,它同樣可以在遠(yuǎn)離變電站的重要區(qū)域配電網(wǎng)中使用。
基于鏡像快速通信的“面保護(hù)”技術(shù)是一種相鄰的保護(hù)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(wǎng)自愈技術(shù)。鏡像快速通信技術(shù)加快了故障的定位和判斷,實(shí)現(xiàn)故障區(qū)間兩側(cè)的開(kāi)關(guān)分閘,從而快速隔離故障;非故障區(qū)間的開(kāi)關(guān)不會(huì)動(dòng)作,減少了不必要的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,縮小了故障范圍。該技術(shù)在完成故障兩端隔離、消除聯(lián)絡(luò)斷路器合閘時(shí),再一次合入故障所帶來(lái)的電流沖擊,減少了不必要的聯(lián)絡(luò)斷路器合閘動(dòng)作;增加了自動(dòng)化設(shè)備保護(hù)動(dòng)作的選擇性,不再需要線路上相鄰開(kāi)關(guān)自動(dòng)化設(shè)備配置復(fù)雜的閾值—延時(shí)整定值,同時(shí)可配置一次重合功能以消除線路瞬時(shí)故障。
清潔高效:打造新一代能源系統(tǒng)
面對(duì)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(wù)、高度依賴化石能源的第二代電網(wǎng)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(shù)飛速發(fā)展帶來(lái)的智能化促使電網(wǎng)轉(zhuǎn)型。以智能主動(dòng)配電網(wǎng)、微網(wǎng)為代表的第三代電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
新一代能源系統(tǒng)是新形勢(shì)下第三代電網(wǎng)概念向綜合能源系統(tǒng)的延伸和擴(kuò)展。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電科院名譽(yù)院長(zhǎng)周孝信認(rèn)為,新一代能源系統(tǒng)以電力為中心、以電網(wǎng)為主干,是各種能源的生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置及通信、控制和保護(hù)裝置相連接的網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)。它具備多元能源結(jié)構(gòu)及集中分布并舉、相互協(xié)同的能源生產(chǎn)和供應(yīng)模式,采取供需互動(dòng)、節(jié)約高效的用能方式,與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛融合,具備面向社會(huì)的平臺(tái)性和商業(yè)性。
新一代能源系統(tǒng)應(yīng)以電力為中心,建立以智能電網(wǎng)為主干,涵蓋源端、受端和傳輸系統(tǒng)的智慧能源網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建新一代能源系統(tǒng),需要重點(diǎn)研究解決源端、受端和傳輸?shù)囊幌盗兄卮罂茖W(xué)和工程技術(shù)問(wèn)題。
源端綜合能源系統(tǒng)利用儲(chǔ)能、棄風(fēng)光電制氫(甲烷),建立源端多能源互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò),采取就地消納等方式平抑可再生能源波動(dòng)性,使可再生能源得到充分利用。我國(guó)西部源端直流輸電網(wǎng)可連接西部大型水電、風(fēng)電、光伏電源基地和火電基地,實(shí)現(xiàn)各類電源資源的跨空間、跨流域優(yōu)化配置和補(bǔ)償調(diào)節(jié),并通過(guò)大容量直流輸電線路與中東部交流受端電網(wǎng)形成多點(diǎn)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(chǎn)、儲(chǔ)存和需求消費(fèi)中與電網(wǎng)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)高效、互補(bǔ)、綜合利用鏈條中的系統(tǒng)科學(xué)和相關(guān)工程科學(xué)技術(shù)。受端要針對(duì)不同供能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體上的協(xié)調(diào)、配合和優(yōu)化,并最終實(shí)現(xiàn)智能化和一體化的社會(huì)能源綜合供應(yīng),是實(shí)現(xiàn)社會(huì)用能效率最優(yōu)、促進(jìn)可再生能源規(guī)?;玫谋赜芍?。
能源輸配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是以電網(wǎng)為主干的新型輸電(輸能)方式和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的系統(tǒng)科學(xué)和新型輸電(輸能)方式的工程科學(xué)技術(shù)。能源輸配網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行有賴于電網(wǎng)和管網(wǎng)(氣網(wǎng)、熱網(wǎng))的高效配合,包括源端的電力互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和配送網(wǎng)絡(luò)。
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