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摘要:能源互联的智能电网中包含分布式能源、集中式能源和以电动汽车为主的互动型负荷的特点,分析了能源互联的智能配电网与传统配电网的区别,详述了基于负荷预测曲线和互动型负荷影响的能源互联的智能配电网规划、以可靠性为中心的能源互联的智能配电网规划和基于最大供电能力的能源互联的智能配电网规划,以及对规划结果的评价方法
关键词:新能源;电网规划;关键技术
能源是人类生产、生活活动的重要基础,而化石能源有限的储量不能支撑人类发展的可持续性,并且化石能源的大规模低效使用也对环境产生了巨大的污染。能源危机和环境污染促使可持续、清洁和高效的能源系统成为能源行业的热点研究领域。随着分布式能源技术、集中式能源技术和互动负荷技术的发展,先进的信息通信和控制技术被广泛地应用于能源系统中,形成了多种能源互联的技术体系——能源互联网。
能源互联这一概念,于2011年在美国学者杰瑞米·里夫金所著的《第三次工业革命》中提出,能源互联实现可再生能源、电动汽车等的广泛接入,是未来能源系统的发展方向;而智能配电网是能源互联的核心基础,对智能配电网进行优化规划是能源互联网从理论到工程实践的基础。只有在现今的、合理的智能配电网规划理论的指导下,大规模的能源互联网建设才能全面地顺利实施。
1传统配电网规划方法及评价方法综述
目前传统电网的规划方法以《配电网规划设计技术导则》为依据,从电网数据采集开始,对现状电网进行评估,对电网内空间负荷和状态负荷进行预测,并分析当前电网内电力平衡。根据负荷总量预测和电力的平衡,对变电站选址定容。根据选址定容结果,实施高压配电网规划,先对规划结果依据技术导则判断其合理性和可实施性,根据判断结果优良,重新对变电站选址定容方法和高压配电网规划方法修改。
在完成配电网规划后,用同样的方式对中压配电网进行规划。当完成高压配电网规划和中压配电网规划后,并按照评估结果判定总体规划结果满足预先要求后,即可完成传统配电网的规划。传统配电网规划方法如图1所示。现状电网评估体系中,以城市规划与经济发展中的城市情况、现状电网图形中网络架构和现状电网数据的设备参数和统计数据为依据,参照《配电网规划设计技术导则》,得出电网现状负荷数据和变电站容量数据,以及当前配电网中的配电薄弱环节。系统空间负荷预测体系以城市规划与经济发展中的城市情况和经济增长,结合现状电网评估得出的现状负荷为输入,得出当前电网的空间负荷以及总负荷。
当前电网的总负荷结合变电站容量和技术导则,可得当前电网电力平衡的电力盈亏数据。电力盈亏数据和空间负荷数据结合城市规划中土地使用情况,可以判定变电站的选址定容规划方案。结合新建变电站位置、容量改造、扩建变电站容量和当前配电网中的薄弱环节,可制定适当的高压配电网规划方案。根据规划方案和规划数据,对配电网进行满足导则的评估。
若当前高电压配电规划满足导则规定,即可进行中压部分的配电网规划,否则重新进行高压部分规划。对于中压配电网的规划流程,与高压配电网规划流程一致,同为基于满足导则规定的判定方法。在完成中压配电网的规划后,则可以判定传统配电网的规划已按照《配电网规划设计技术导则》完成。
根据配电网服务对象,配电网规划工作水平的衡量标准应围绕用户、负荷、设备以及效益等,判定指标主要为配电网的规划目标的明确性、配电网的安全性、配电网的可靠性和配电网经济性4个指标。这4项评价指标保障了配电网中的负荷供电和供电可靠性以及综合电压的合格率,同时保障了配电线路和变壓器的安全通过率,保证降低用户停电频率及停电时间,也确保配电网实施过程中降低综合线损率和扩大投资效益。
2能源互联的智能配电网规划流程和方法
能源互联的智能配电网是相对于传统配电网而言。能源互联的智能配电网的规划问题与传统配电网的规划不同之处在于,在能源互联的智能配电网的规划中,需要考虑以热电联产和天然气为主的集中式电源规划、以清洁能源为主的分布式电源规划和以交通中电动汽车储能设备等的柔性负荷为主的互动负荷。
2.1基于负荷预测曲线和互动型负荷影响的规划方法
参考能源互联的智能配电网规划流程中的“考虑时序特性的电力平衡”可知,能源互联的智能配电网中的负荷预测是对负荷时序特性的预测,其直接影响范围包含配电网中除去高压配电网规划外的所有规划模块。因此对负荷时序特性的研究在配电网规划中举足轻重。
2.2以可靠性为中心的规划方案
以可靠性为中心的配电网规划方法主要是通过对配电网内薄弱环节的确定,提升配电网的可靠性。现阶段对配电网可靠性评估的方法主要是故障树最小割集和最小经集法。就配电网可靠性定义的本质而言,是指配电网内所有负荷因内外部故障或预安排(如施工或调电等计划型停电,临时检修或申请等临时型停电和限电或供电不足等限电措施)而导致停电概率和停电时间的集合。基于最小割集法的配电网可靠性分析过程为先分析配电网中的负荷点,寻找涉及负荷点的径集和割集,割集内元素为并联关系,割集间为串联关系,计算负荷点的可靠性,最终由各负荷点可靠性的叠加得到配电网的可靠性。
2.3基于最大供电能力的规划
方法在基于最大供电能力的配电网规划方法中,需要考虑的主要因素为判断配电网中是否存在无电区、配电网最大供电能力是否大于配电网总负荷、主变压器负荷是否与配电网最大供电能力匹配以及配电网是否满足“N-1”可靠性要求。上文提到的对配电网的规划方法中四种判定条件并无固定优先级。4种判定是对配电网中可能出现问题的查找与解决方法。具体解决方法是当配电网中存在无电区时,需要新增变电站满足供电需求。这种情况主要是因为电网中出现较大新增负荷,或新增负荷距离现有变电站距离过远。
3结束语
本文从能源互联的智能配电网的特点出发,对能源互联的智能配电网中因柔性负荷、集中式电源和分布式电源的出现而导致配电网规划出现的局限性作出调整,在电力平衡方面增加电力的时序特性,以此规范能源互联的智能配电网规划流程。
参考文献:
[1]豆田田,刘慧丽.浅析新能源发电接入及对电网规划的影响[J].低碳世界,2016(26):43-44.
[2]王克峰,梁修巩,黄长杰,等.合肥地区新能源发电规划分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2014(3):97-100.
(作者单位:国网青海省电力公司玉树供电公司)
关键词:新能源;电网规划;关键技术
能源是人类生产、生活活动的重要基础,而化石能源有限的储量不能支撑人类发展的可持续性,并且化石能源的大规模低效使用也对环境产生了巨大的污染。能源危机和环境污染促使可持续、清洁和高效的能源系统成为能源行业的热点研究领域。随着分布式能源技术、集中式能源技术和互动负荷技术的发展,先进的信息通信和控制技术被广泛地应用于能源系统中,形成了多种能源互联的技术体系——能源互联网。
能源互联这一概念,于2011年在美国学者杰瑞米·里夫金所著的《第三次工业革命》中提出,能源互联实现可再生能源、电动汽车等的广泛接入,是未来能源系统的发展方向;而智能配电网是能源互联的核心基础,对智能配电网进行优化规划是能源互联网从理论到工程实践的基础。只有在现今的、合理的智能配电网规划理论的指导下,大规模的能源互联网建设才能全面地顺利实施。
1传统配电网规划方法及评价方法综述
目前传统电网的规划方法以《配电网规划设计技术导则》为依据,从电网数据采集开始,对现状电网进行评估,对电网内空间负荷和状态负荷进行预测,并分析当前电网内电力平衡。根据负荷总量预测和电力的平衡,对变电站选址定容。根据选址定容结果,实施高压配电网规划,先对规划结果依据技术导则判断其合理性和可实施性,根据判断结果优良,重新对变电站选址定容方法和高压配电网规划方法修改。
在完成配电网规划后,用同样的方式对中压配电网进行规划。当完成高压配电网规划和中压配电网规划后,并按照评估结果判定总体规划结果满足预先要求后,即可完成传统配电网的规划。传统配电网规划方法如图1所示。现状电网评估体系中,以城市规划与经济发展中的城市情况、现状电网图形中网络架构和现状电网数据的设备参数和统计数据为依据,参照《配电网规划设计技术导则》,得出电网现状负荷数据和变电站容量数据,以及当前配电网中的配电薄弱环节。系统空间负荷预测体系以城市规划与经济发展中的城市情况和经济增长,结合现状电网评估得出的现状负荷为输入,得出当前电网的空间负荷以及总负荷。
当前电网的总负荷结合变电站容量和技术导则,可得当前电网电力平衡的电力盈亏数据。电力盈亏数据和空间负荷数据结合城市规划中土地使用情况,可以判定变电站的选址定容规划方案。结合新建变电站位置、容量改造、扩建变电站容量和当前配电网中的薄弱环节,可制定适当的高压配电网规划方案。根据规划方案和规划数据,对配电网进行满足导则的评估。
若当前高电压配电规划满足导则规定,即可进行中压部分的配电网规划,否则重新进行高压部分规划。对于中压配电网的规划流程,与高压配电网规划流程一致,同为基于满足导则规定的判定方法。在完成中压配电网的规划后,则可以判定传统配电网的规划已按照《配电网规划设计技术导则》完成。
根据配电网服务对象,配电网规划工作水平的衡量标准应围绕用户、负荷、设备以及效益等,判定指标主要为配电网的规划目标的明确性、配电网的安全性、配电网的可靠性和配电网经济性4个指标。这4项评价指标保障了配电网中的负荷供电和供电可靠性以及综合电压的合格率,同时保障了配电线路和变壓器的安全通过率,保证降低用户停电频率及停电时间,也确保配电网实施过程中降低综合线损率和扩大投资效益。
2能源互联的智能配电网规划流程和方法
能源互联的智能配电网是相对于传统配电网而言。能源互联的智能配电网的规划问题与传统配电网的规划不同之处在于,在能源互联的智能配电网的规划中,需要考虑以热电联产和天然气为主的集中式电源规划、以清洁能源为主的分布式电源规划和以交通中电动汽车储能设备等的柔性负荷为主的互动负荷。
2.1基于负荷预测曲线和互动型负荷影响的规划方法
参考能源互联的智能配电网规划流程中的“考虑时序特性的电力平衡”可知,能源互联的智能配电网中的负荷预测是对负荷时序特性的预测,其直接影响范围包含配电网中除去高压配电网规划外的所有规划模块。因此对负荷时序特性的研究在配电网规划中举足轻重。
2.2以可靠性为中心的规划方案
以可靠性为中心的配电网规划方法主要是通过对配电网内薄弱环节的确定,提升配电网的可靠性。现阶段对配电网可靠性评估的方法主要是故障树最小割集和最小经集法。就配电网可靠性定义的本质而言,是指配电网内所有负荷因内外部故障或预安排(如施工或调电等计划型停电,临时检修或申请等临时型停电和限电或供电不足等限电措施)而导致停电概率和停电时间的集合。基于最小割集法的配电网可靠性分析过程为先分析配电网中的负荷点,寻找涉及负荷点的径集和割集,割集内元素为并联关系,割集间为串联关系,计算负荷点的可靠性,最终由各负荷点可靠性的叠加得到配电网的可靠性。
2.3基于最大供电能力的规划
方法在基于最大供电能力的配电网规划方法中,需要考虑的主要因素为判断配电网中是否存在无电区、配电网最大供电能力是否大于配电网总负荷、主变压器负荷是否与配电网最大供电能力匹配以及配电网是否满足“N-1”可靠性要求。上文提到的对配电网的规划方法中四种判定条件并无固定优先级。4种判定是对配电网中可能出现问题的查找与解决方法。具体解决方法是当配电网中存在无电区时,需要新增变电站满足供电需求。这种情况主要是因为电网中出现较大新增负荷,或新增负荷距离现有变电站距离过远。
3结束语
本文从能源互联的智能配电网的特点出发,对能源互联的智能配电网中因柔性负荷、集中式电源和分布式电源的出现而导致配电网规划出现的局限性作出调整,在电力平衡方面增加电力的时序特性,以此规范能源互联的智能配电网规划流程。
参考文献:
[1]豆田田,刘慧丽.浅析新能源发电接入及对电网规划的影响[J].低碳世界,2016(26):43-44.
[2]王克峰,梁修巩,黄长杰,等.合肥地区新能源发电规划分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2014(3):97-100.
(作者单位:国网青海省电力公司玉树供电公司)