智能配电网研发路线探讨

时间:2012-11-07来源:网络

用户侧今后的潜在应用表后用户侧今后的潜在应用,主要是与用户侧网络 HAN 相连,实现分散发电、分布储能(包括 电动汽车充放电电)与需求响应组成的分布能源 DER 系统集成,优化用电设备的使用和管理,支持供需互动的双向服务。

供需互动的双向服务,主要是指:电网侧向用户提供有关的电力和市场信息,以及营销管理、 负荷管理、停电管理等各种服务,用户可据此选择服务商、竟价增减负荷、优化用电设备的使用等。 用户向电网侧提供的服务, 除与发电商之间签订的双边合同外, 包括各种形式的辅助服务(频率控制、 电压控制、备用和黑启动)、参与可中断供电合同或峰谷电价计划、在平衡市场中竞价增减出力以及 缓解输配电阻塞等。但一般只有兆瓦级以上的大用户、或是多个同行企业通过集总代理才直接参与 需求竞价,小用户则是通过其供电商作为代理间接参与需求竞争。

显然,供需互动的双向服务,除电力市场应开放到配用分开的零售竞争外,由于用户具有大、 中、小之别,分散发电能力从大用户的自备电厂到千家万户的光伏电池,包括电动汽车在内的储能 设备更是五花八门,用户设备的系统集成又是多式多样。如此等等,给入网管理和市场交易带来诸 多复杂问题。如用户与电网之间、增加了中间服务商或集总代理,间歇性功率不稳的可再生能源分 布式发电、 不能以功率 kW 只能用能量 kWH 进行市场交易, 为数众多的电动汽车充放电入网管理和 市场交易、必须用户、服务商和电力公司有关各方单独组网等。

集支撑应用于一体的智能设备上述支撑系统和各种应用的一体化和智能化进一步发展,推动智能设备的问世。智能设备包括 用户侧的智能电器,以及电网侧的智能电力交换设备和系统。其共同特点是:集支撑与应用于一体, 即插即用。

用户侧的智能电器如上所述,表后用户用电设备的优化管理,主要是在智能电表的支撑下,通过应用系统对常规 电器进行智能控制来实现。如峰值高电价期间对空调、热水器等进行中断调整,低谷期间对包括电 动汽车在内的储能设备进行充电等。

智能电网环境下,用电设备正在从被动调整走向智能化的自动调整。如对电网友好的空调、热 水器等智能电器,感知电网频率下降时自动对温度整定值或启停时间进行调整,而勿需外部指令。 智能电器的理念,同样适用于各行各业的用电设备。如非线性用电设备感知谐波、异步用电设备感 知无功过大时自动进行补偿等。

应该说,实现常规电器的智能化,并不存在技术上的难点。问题是必须市场机制(实时电价、 谐波无功超标罚款等)的激励,否则用户不会掏钱来购买这些较贵的增值产品。

电网侧的智能电力交换设备电网侧的智能电力交换设备,由于应用涉及面广,远比用户侧的智能电器复杂得多。特别是在 智能电网环境下,大量可再生能源发电和电动汽车充放电的入网管理和市场交易,引发了接口、变 压、保护、监视、调整和控制等诸多问题。但正因为如此,集支撑与众多相关应用于一体的智能电 力交换设备,由于投入产出的高“性价比”而备受关注。一种称为智能电力交换机/器/站的技术创新 设备,即将在我国问世。

和常规电磁感应原理不同,智能电力交换设备采用电力电子技术变压、实现不同电压等级之间 的电力交换。并在电力系统物理网络之上、利用信息通信技术,连接有关设备和装置实现电力和信 息的双向流动。和前述支撑系统不同的是,智能电力交换设备还同时纳入接口、保护、监视、调整、 控制,以及无功补偿、谐波治理、甚至故障录波等有关应用,集一次二次、支撑应用于一体。

可以预期,随着大量可再生能源发电和电动汽车充放电、及其相应配变台区的出现,投入产出 性价比较高的智能电力交换机/器/站,将在用户、中间服务商、和电力公司不同层次得到广泛应用。 这也是为什么这种智能电力设备,视应用规模不同而可分别称为交换机、交换器、或交换站的原因。

理论上说,智能电力交换设备可往更高电压等级发展。但受限于电子元件的工作电压水平和市 场的大小,当前,仍以中低压的配用电领域为主。

结语

(1)全面覆盖发输配用和电力市场、含括一二次系统的智能电网,由于在发输配用之间没有必然的先后顺序联系,既可从上到下、也可从下到上进行研发实施。

(2)配用电领域的智能配电网,充分体现有别于常规电网的几个主要特征,既填补智能电网供 需互动的主要空白、又奠定整个智能电网的基础,投入产出的高性价比也较明显,因而往往成为优 先研发实施的首选。此外,由于全球的共同关注和参与,配用电领域技术创新的智能电器和智能电 力交换设备不时涌现,而益发备受关注。

(3)智能配电网主要解决量大面广含可再生能源在内的各种类型分散发电、以及插入式电动汽 车进入电网和市场后所引发的各种问题, 实现自愈功能所需的快速仿真决策和分布能源的系统集成, 以及供需互动双向服务所需的智能电表研发和应用等。

(4)研发智能配电网的诸多难点中,分布式控制系统(继电保护、就地无供补偿等)的再整定 或自适应,以及表前表后的分布式智能控制,既量大面广而又难度较大,但两者均可采用多智能体 (Multi-Agent)技术来解决问题。

(5)智能电网的研发和实施,是一个跨世纪的系统工程。智能配电网的搭建,将填补智能电网供需互动主要空白,奠定整个智能电网坚强基础;此外,考虑到智能电网是从传统电网发展而来, 研发智能配电网时,应采取充分发挥传统电网现有系统作用,与跟踪技术创新实现跨越式发展并重的方针。为此,首先应建设好电网和用户各结点之间电力和信息双向流动的支撑系统,支持表前电网侧和表后用户侧、当前的增效应用和今后的潜在应用,并跟踪智能设备的研发和应用、实现跨越式发展。

(6)行业聚焦关键技术,推动智能配电网的研发和实施。由北极星电力网主办,北极星智能电网在线承办的“2012智能配电网及其关键技术研讨会”将就未来我国智能配电网的发展,邀请这一领域的专家学者、企业高层以及相关电力部门领导,共聚一堂,进行深入探讨。本次研讨会将与2012年国内最大电力电工展同期举办,届时,各路商家、学者、媒体云集,对配电网这一领域的最近技术与解决方案将实现激情碰撞,助力智能配电网市场的进一步升温!

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关键词: 智能配电

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