论文部分内容阅读
摘要：本文通过对国内外已有智能电网规划的案例分析并提高，总结分析横琴新区智能配电网规划，尝试提出一套完整的智能配电网规划方法，以期为智能配电网的规划建设提供有益的参考。
关键词：智能配电网；横琴新区；规划研究
中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）12-0257-02
一、引言
经济社会发展对未来电网提出高供电可靠性、高电能质量、广泛接纳分布式能源发电、实现交互式用电等基本要求。传统配电系统一般构建放射状的配电网络，承担电能分配的角色，潮流流向比较单一，可靠性较低，不能适应未来电网的发展要求。因此，本文通过对国内外已有智能电网规划的案例分析并提高，总结分析横琴岛智能配电网规划，尝试提出一套完整的智能配电网规划方法及问题应对措施，以期为智能配电网的规划建设提供有益的参考。
二、横琴智能配网规划思路及方法浅析
（一）明晰总体架构
总体架构遵循“能复制、能实行、能推广”的设计思路，横向按照电能流动按照“发、输、变、配、微、用”几大环节，纵向按照从设备到系统分为“基础设施、监测控制、能量管理、生产运营”四个层面，逐步递进。基础设施涵盖电力系统的一次设备以及二次设备；监测控制涵盖量测、采集、控制系统、自动化系统等；能量管理负责智能配电网的安全可靠、稳定经济运行，涵盖各级能量管理系统与用户侧能量交互等；生产运营负责保障智能电网的运行，涵盖设备管理、停电管理、用户服务等。
（二）明确规划目标
1、由技术路线进行解析可归纳为：
（1）建成安全稳定运行和高可靠性的智能电网
具有极高的安全稳定性和供电可靠性，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高用户供电可靠性。
（2）适应并促进清洁能源发展
充分利用清洁能源，并通过分布式电源功率预测和动态建模等技术，提高清洁能源的并网运行控制能力显著，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠、可大规模利用的能源。
（3）实现生产与运行的综合指挥管理
依托通信网络体系，实现电网数据管理、信息运维综合监管、电网空间信息服务、生产和调度应用集成等功能，完全实现电网管理的信息化。
2、升级为宏观战略目标可预期为：
（1）探索横琴新区相适应的电网模式
利用国内外现有的智能配网技术研究成果，依托于横琴新区的整体规划和已有电力规划成果，展开多维度调研。根据智能配网分项技术的成熟度，选择横琴新区适用的电网模式，同时为广东电网未来的智能配网建设梳理出基本框架和发展方向。
（2）探索智能电网经营模式和管理办法
智能电网建设的投资主体与传统电网相对固定的建设投资模式相比存在不确定性。通过横琴新区智能电网的建设摸索出适合横琴及整个广东电网智能电网的经营模式及管理方法。
（三）突出先进技术示范应用
1、变电环节，在充分利用琴韵站目前的变电站在线监测、变电站视频监控技术的基础上，增加变电站状态检修策略优化高级应用，基于物联网的变电站微气象综合监控高级应用。
2、输电环节，依靠智能机器人技术和先进的通信技术，实现输电线路的在线监测和智能巡检。基于专家知识系统，实现输电线路状态检修。借助三维可视化技术对输电线路进行全景、精细化建模，为输电线路的智能巡检建立基础平台。
3、配电环节，就配网自动化基本功能基础上，通过应用测控保护一体化、自动电压/无功优化控制、分布式电源灵活接入、配电网智能自愈、配电设备状态监测及状态检修、智能停电管理等技术，实现配网智能、高效、可靠、绿色的建设目标，达到全区配网自愈功能。
4、分布式能源及微电网环节，通过太阳能的利用，安装屋顶光伏，与城市建筑相结合，既可以满足对太阳能利用的需求，又减少对土地资源的需求。依托四级微电网概念，在横琴新区建设家庭级微电网。
5、用电环节，规划基于横琴新区的具体情况，开展计量自动化、电能质量监测和控制、智能电力营业厅、智能楼宇和电动汽车充换电设施、需求侧响应试点等项目的建设。
6、智能化支持平台基于SOA、物联网的先进系统集成，利用高级可视化和视频技术，提供数据协同、流程协同、时空分析、规则、优化引擎、智能运维中心、高级生产管理等高级应用。在通信方式选择方面，优先光纤通信作为主要通信手段，无线通信技术作为智能电网部分通信需求的辅助通信手段。
（四）重视规划评价
1、效益评价
除了基本的投资估算之外，规划还从智能电网建设过程中不同的参与者的角度进行了效益的分析。从电网公司的角度，主要是从减低各部分运营费用，提高收益方面获利；从用户的角度，主要是从节省用电费用，减低生活成本，保证了电能供应质量方面受益；从政府角度，主要是作为推动经济快速发展，实现节能减排，技术的发展及良好的可持续发展前景方面受益。效益指标如表1所示。
表1规划效益主要评估内容表
电网公司效益12节约架空线建设占地输配网络降损变电设备状态监测覆盖率输电设备状态监督覆盖率配网自动化覆盖率配电设备状态监督覆盖率用户效益12用电效率提高光伏发电减少用户购电电动公交车的运行成本降低电能和电力服务质量提高社会效益12推进港澳合作促进经济发展实现节能减排加強新技术应用良好的教育和示范作用2、问题与启示
（1）历经主要问题
A.横琴新区的多变性
由于横琴新区目前正处于基础设施的建设及招商引资的阶段中，其相关规划及各方面建设进度一直处于动态变化之中，给规划带来比以往电网规划更多的不确定因素
B.规划研究对于不同层级、性质单位的适应问题
由于规划范围广，需要在各个层面满足不同性质、层级的单位对智能电网建设规划的需求，易形成众口难调的局面。规划需要从多方角度考虑不同单位的关注点。
C.新技术规划先进性体现方式 智能电网新技术不断涌现和发展，规划需要在先进性和可实施中间寻求平衡点，以最佳方式来体现先进性。
D.对规划的全面评价及量化标准
如何對规划进行多个维度的评价及各维度权重的分配，是否有量化的标准，均为规划审定的重要参考。
（2）应对措施及启示
A.建立有效沟通机制，重视技术集成应用
首先，需要加强与国内外知名的智能配网研究机构、专家交流，建立多种支持服务渠道，方便及时有效的进行技术沟通，为规划研究提供一个强大的咨询平台。其次，必须把握新技术规划方向性，需要与公司相关职能部门在其各自领域的技术发展方向保证一致，每一阶段的工作成果得到公司内部职能部门的认可才是开展下一步工作最坚实的基础。另外，技术领域虽然广泛，但可从综合考虑各方面技术的集成应用方面入手，注重规划、设计、建设、运行、维护、服务等方面的协同，以此作为研究工作的基本准则之一。
B.多种分析并行
规划过程中需要了解各方的关注重点，使得智能电网建设达到共赢的局面。针对电网智能化设施的运营模式、电量加价、效益分析等方面进行定量的分析。通过分析给出适合新区的管理模式和政策建议，最大程度的保障各方利益，推动智能电网建设的良性发展。
C.结合实际，明确先进性切入点
需要结合规划区域实际需求情况，将新技术的应用重点从技术的先进性、技术的功能、技术的可实施性、技术的应用前景等多方面考虑，筛选适合的技术应用。并突出说明有显著的不同之处并具有可实施性的技术。
D.评价和量化从不同角度出发
对规划的评价不仅从技术角度评价规划的先进性，还需要从电网公司、用户、政府多个角度来看电网智能化带给电网各相关方的利益，来对规划进行全面的评价，并对评价指标进行量化来进一步反映规划产生的影响。
三、结论
本文通过总结分析横琴岛智能配电网规划，形成了智能配电网的规划及评价方法，即按照分析、设计、评价总结、政策建议的逻辑分析步骤展开规划。同时希望通过规划，探索相适应的电网模式，寻求适合的智能电网经营模式和管理办法，积累总结建设和管理智能电网的各方面经验，并为智能电网建设成功模式的复制与推广打下坚实基础。
参考文献：
[1]European Commission.European Technology Platform Smart Grids：Vision and Strategy for Europes Electricity Networks of the Future[R].2006.http：//ec.europa.eu/ research/energy/pdf/smartgrids_en.pdf.
[2]张伯明，孙宏斌，吴文传，郭庆来.智能电网控制中心技术的未来发展[J].电力系统自动化，2009，33（17）：21-28.
[3]张弥，吴国青，吴小辰，何光宇.“数字南方电网”构想[J].电力系统自动化，2007，31（23）：94-98.
关键词：智能配电网；横琴新区；规划研究
中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）12-0257-02
一、引言
经济社会发展对未来电网提出高供电可靠性、高电能质量、广泛接纳分布式能源发电、实现交互式用电等基本要求。传统配电系统一般构建放射状的配电网络，承担电能分配的角色，潮流流向比较单一，可靠性较低，不能适应未来电网的发展要求。因此，本文通过对国内外已有智能电网规划的案例分析并提高，总结分析横琴岛智能配电网规划，尝试提出一套完整的智能配电网规划方法及问题应对措施，以期为智能配电网的规划建设提供有益的参考。
二、横琴智能配网规划思路及方法浅析
（一）明晰总体架构
总体架构遵循“能复制、能实行、能推广”的设计思路，横向按照电能流动按照“发、输、变、配、微、用”几大环节，纵向按照从设备到系统分为“基础设施、监测控制、能量管理、生产运营”四个层面，逐步递进。基础设施涵盖电力系统的一次设备以及二次设备；监测控制涵盖量测、采集、控制系统、自动化系统等；能量管理负责智能配电网的安全可靠、稳定经济运行，涵盖各级能量管理系统与用户侧能量交互等；生产运营负责保障智能电网的运行，涵盖设备管理、停电管理、用户服务等。
（二）明确规划目标
1、由技术路线进行解析可归纳为：
（1）建成安全稳定运行和高可靠性的智能电网
具有极高的安全稳定性和供电可靠性，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高用户供电可靠性。
（2）适应并促进清洁能源发展
充分利用清洁能源，并通过分布式电源功率预测和动态建模等技术，提高清洁能源的并网运行控制能力显著，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠、可大规模利用的能源。
（3）实现生产与运行的综合指挥管理
依托通信网络体系，实现电网数据管理、信息运维综合监管、电网空间信息服务、生产和调度应用集成等功能，完全实现电网管理的信息化。
2、升级为宏观战略目标可预期为：
（1）探索横琴新区相适应的电网模式
利用国内外现有的智能配网技术研究成果，依托于横琴新区的整体规划和已有电力规划成果，展开多维度调研。根据智能配网分项技术的成熟度，选择横琴新区适用的电网模式，同时为广东电网未来的智能配网建设梳理出基本框架和发展方向。
（2）探索智能电网经营模式和管理办法
智能电网建设的投资主体与传统电网相对固定的建设投资模式相比存在不确定性。通过横琴新区智能电网的建设摸索出适合横琴及整个广东电网智能电网的经营模式及管理方法。
（三）突出先进技术示范应用
1、变电环节，在充分利用琴韵站目前的变电站在线监测、变电站视频监控技术的基础上，增加变电站状态检修策略优化高级应用，基于物联网的变电站微气象综合监控高级应用。
2、输电环节，依靠智能机器人技术和先进的通信技术，实现输电线路的在线监测和智能巡检。基于专家知识系统，实现输电线路状态检修。借助三维可视化技术对输电线路进行全景、精细化建模，为输电线路的智能巡检建立基础平台。
3、配电环节，就配网自动化基本功能基础上，通过应用测控保护一体化、自动电压/无功优化控制、分布式电源灵活接入、配电网智能自愈、配电设备状态监测及状态检修、智能停电管理等技术，实现配网智能、高效、可靠、绿色的建设目标，达到全区配网自愈功能。
4、分布式能源及微电网环节，通过太阳能的利用，安装屋顶光伏，与城市建筑相结合，既可以满足对太阳能利用的需求，又减少对土地资源的需求。依托四级微电网概念，在横琴新区建设家庭级微电网。
5、用电环节，规划基于横琴新区的具体情况，开展计量自动化、电能质量监测和控制、智能电力营业厅、智能楼宇和电动汽车充换电设施、需求侧响应试点等项目的建设。
6、智能化支持平台基于SOA、物联网的先进系统集成，利用高级可视化和视频技术，提供数据协同、流程协同、时空分析、规则、优化引擎、智能运维中心、高级生产管理等高级应用。在通信方式选择方面，优先光纤通信作为主要通信手段，无线通信技术作为智能电网部分通信需求的辅助通信手段。
（四）重视规划评价
1、效益评价
除了基本的投资估算之外，规划还从智能电网建设过程中不同的参与者的角度进行了效益的分析。从电网公司的角度，主要是从减低各部分运营费用，提高收益方面获利；从用户的角度，主要是从节省用电费用，减低生活成本，保证了电能供应质量方面受益；从政府角度，主要是作为推动经济快速发展，实现节能减排，技术的发展及良好的可持续发展前景方面受益。效益指标如表1所示。
表1规划效益主要评估内容表
电网公司效益12节约架空线建设占地输配网络降损变电设备状态监测覆盖率输电设备状态监督覆盖率配网自动化覆盖率配电设备状态监督覆盖率用户效益12用电效率提高光伏发电减少用户购电电动公交车的运行成本降低电能和电力服务质量提高社会效益12推进港澳合作促进经济发展实现节能减排加強新技术应用良好的教育和示范作用2、问题与启示
（1）历经主要问题
A.横琴新区的多变性
由于横琴新区目前正处于基础设施的建设及招商引资的阶段中，其相关规划及各方面建设进度一直处于动态变化之中，给规划带来比以往电网规划更多的不确定因素
B.规划研究对于不同层级、性质单位的适应问题
由于规划范围广，需要在各个层面满足不同性质、层级的单位对智能电网建设规划的需求，易形成众口难调的局面。规划需要从多方角度考虑不同单位的关注点。
C.新技术规划先进性体现方式 智能电网新技术不断涌现和发展，规划需要在先进性和可实施中间寻求平衡点，以最佳方式来体现先进性。
D.对规划的全面评价及量化标准
如何對规划进行多个维度的评价及各维度权重的分配，是否有量化的标准，均为规划审定的重要参考。
（2）应对措施及启示
A.建立有效沟通机制，重视技术集成应用
首先，需要加强与国内外知名的智能配网研究机构、专家交流，建立多种支持服务渠道，方便及时有效的进行技术沟通，为规划研究提供一个强大的咨询平台。其次，必须把握新技术规划方向性，需要与公司相关职能部门在其各自领域的技术发展方向保证一致，每一阶段的工作成果得到公司内部职能部门的认可才是开展下一步工作最坚实的基础。另外，技术领域虽然广泛，但可从综合考虑各方面技术的集成应用方面入手，注重规划、设计、建设、运行、维护、服务等方面的协同，以此作为研究工作的基本准则之一。
B.多种分析并行
规划过程中需要了解各方的关注重点，使得智能电网建设达到共赢的局面。针对电网智能化设施的运营模式、电量加价、效益分析等方面进行定量的分析。通过分析给出适合新区的管理模式和政策建议，最大程度的保障各方利益，推动智能电网建设的良性发展。
C.结合实际，明确先进性切入点
需要结合规划区域实际需求情况，将新技术的应用重点从技术的先进性、技术的功能、技术的可实施性、技术的应用前景等多方面考虑，筛选适合的技术应用。并突出说明有显著的不同之处并具有可实施性的技术。
D.评价和量化从不同角度出发
对规划的评价不仅从技术角度评价规划的先进性，还需要从电网公司、用户、政府多个角度来看电网智能化带给电网各相关方的利益，来对规划进行全面的评价，并对评价指标进行量化来进一步反映规划产生的影响。
三、结论
本文通过总结分析横琴岛智能配电网规划，形成了智能配电网的规划及评价方法，即按照分析、设计、评价总结、政策建议的逻辑分析步骤展开规划。同时希望通过规划，探索相适应的电网模式，寻求适合的智能电网经营模式和管理办法，积累总结建设和管理智能电网的各方面经验，并为智能电网建设成功模式的复制与推广打下坚实基础。
参考文献：
[1]European Commission.European Technology Platform Smart Grids：Vision and Strategy for Europes Electricity Networks of the Future[R].2006.http：//ec.europa.eu/ research/energy/pdf/smartgrids_en.pdf.
[2]张伯明，孙宏斌，吴文传，郭庆来.智能电网控制中心技术的未来发展[J].电力系统自动化，2009，33（17）：21-28.
[3]张弥，吴国青，吴小辰，何光宇.“数字南方电网”构想[J].电力系统自动化，2007，31（23）：94-98.