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實施技術攻關 建設現代智能配電網

時間:2018-7-26 17:38:26點擊:

  介:2015年,國家發改委發布《關于加快配電網建設改造的指導意見》,國家能源局隨后出臺《配電網建設改造行動計劃(2015~2020年)》,明確2015~2020年,配電網建設改造投資不低于2萬億元。在20...
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  2015年,國家發改委發布《關于加快配電網建設改造的指導意見》,國家能源局隨后出臺《配電網建設改造行動計劃(2015~2020年)》,明確2015~2020年,配電網建設改造投資不低于2萬億元。在2015智能電力系統峰會上,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展。
  隨著分布式發電、儲能系統、可控負荷等分布式能源的接入及滲透率的提高,配電網形態發生重要改變,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(Active Distribution Network,ADN)成為配電網發展的主流。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,具備較為完善的可觀可控水平,能實現協調優化管理。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,及時發現、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為多線路關鍵點同時改造,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,應根據各區域對供電可靠率的指標要求,利用逐步提升的方式,分區域,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規劃建設達到世界一流水平的現代化配電網,目標是實現供電可靠率高于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展相適應的世界一流現代化配電網,引領上海地區配電網的未來發展方向。
  國網上海電力大力建設浦東核心區現代配電網示范工程。工程核心區是原世博園區、陸家嘴金融城、頂級公寓聚集的黃浦江沿岸,是上海創新轉型的重要載體。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,實現配電自動化安裝和調試時的不停電作業,并建成配電自動化技術支持平臺,支撐設備和系統選型、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)將傳統被動配電網變為有源雙向的能量傳輸網絡,傳統的以故障電流大小和持續時間為轉移的繼電保護策略沒有足夠多的選擇性;探討智能分區自愈、光纖縱差、鄰域信息交互“面保護”技術,采用統一的最小故障電流和動作延時,能為智能配電網安全穩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的智能分區故障自愈系統。通過應用智能分區故障自愈技術,當故障發生時,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,實現故障區間兩側的開關分閘,從而快速隔離故障;非故障區間的開關不會動作,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
  面對化石能源日漸枯竭和全球生態環境不斷惡化的壓力,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的電力發展模式;發電能源清潔化和一定程度的分散化及信息技術飛速發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展趨勢。
  新一代能源系統是新形勢下第三代電網概念向綜合能源系統的延伸和擴展。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。它具備多元能源結構及集中分布并舉、相互協同的能源生產和供應模式,采取供需互動、節約高效的用能方式,與互聯網技術廣泛融合,具備面向社會的平臺性和商業性。
  新一代能源系統應以電力為中心,建立以智能電網為主干,涵蓋源端、受端和傳輸系統的智慧能源網絡。構建新一代能源系統,需要重點研究解決源端、受端和傳輸的一系列重大科學和工程技術問題。
  源端綜合能源系統利用儲能、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,實現各類電源資源的跨空間、跨流域優化配置和補償調節,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,實現遠距離西電東送和北電南送。
  受端綜合能源系統需要解決的,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,實現高效、互補、綜合利用鏈條中的系統科學和相關工程科學技術。受端要針對不同供能系統實現整體上的協調、配合和優化,并最終實現智能化和一體化的社會能源綜合供應,是實現社會用能效率最優、促進可再生能源規模化利用的必由之路。
  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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