探析城市智能電網規劃原則及技術方法

李中平

（滄州供電公司,河北 滄州 061000）

0 前言

智能電網是建設智慧城市的重要組成部分，城市智能電網的目標是實現供電基礎設施智能化、提供公共服務便捷化、電網與用戶互動化、能源利用綠色化，構建安全、可靠、優質、清潔、高效、互動的可持續城市能源供應體系和服務體系。因此，實現智能電網低碳化和提高能效的預期目標，編制科學的、符合實際的、具有前瞻性和指導意義的電網發展規劃十分關鍵。下面結合智能電網的發展現狀，對城市智能電網規劃原則、技術方法進行簡要分析。

1 城市智能電網規劃的主要原則

1.1 頂層設計、多層面整合

智能電網建設涉及配電自動化、分布式電源及微電網并網、分布式儲能系統接入配電網、雙向互動服務、用電信息采集、智能用能服務、智能用電檢測、電動汽車充放電、節能與能效、通信網絡、信息化應用和信息安全等專業領域，因此構建智能電網規劃體系著手，開展頂層設計，實現規劃引領。智能電網規劃體系的研究和創新，需要站在全新的角度進行思考，面向電力系統、用戶和社會這三個層次制定規劃方案。以堅強電網為基礎，構建城市能源供應與保障的物理基礎；以通信信息為支撐，構建電力光纖、無線公網、載波等配用電通信網絡、生產調度通信網絡全覆蓋的通信信息支撐體系；以自動控制為手段，著力構建和整合電網調控一體化、配網自動化、變電站自動化系統、負控系統的融合，真正實現電力流、信息流、業務流的合一。

1.2 逐步推廣、分步實施

電網智能化規劃建設工作涉及面廣、量大、投資高，因此必須根據各個地區的不同社會用電需求特點，配網結構、設備狀況和可靠性要求等方面綜合考慮，合理制訂規劃和路線圖。在總結已開展工作經驗的基礎上，堅持逐步推廣、分步實施的原則。（1）統一規劃，分步實施，以避免因系統發展和技術進步而造成重復建設或顛覆性變化；（2）城市智能電網規劃應與城市規劃建設、電網改造和發展規劃同步，并相互協調配合，實現整體投資的綜合優化；（3）規劃的系統和設備必須滿足各種接口標準化和開放性要求；盡量發揮現有系統和設施的作用，最大限度地利用原有資源，非標準系統可通過必要轉換接入標準系統 盡量延長可用期限；（4）智能化電網的信息分為實時、管理和網際三個層次，信息管理應具有不同層次的安全保護措施，以保證配網自動化的正常工作，尤其應確保實時系統的安全；（5）智能化電網需的基礎設備和裝置，應貫徹先進、可靠、實用、經濟的方針。

2 城市智能電網的規劃技術方法

國內智能電網的規劃技術主要可以分為負荷預測、電力電量平衡、網絡結構規劃以及電氣計算等方面，下面對上述方面分別分析。

2.1 負荷預測

負荷預測是進行電網規劃的基礎工作也是前期工作，正確的負荷預測能夠使施工設計人員科學合理地布置電源點、確定電網規劃的規模等，因此要結合電力的負荷特性的原因，針對不同的電力系統，以及不同時期、不同地域選擇合適的預測方法。

隨著科學技術不斷的進步，目前普遍采用灰色預測法、模糊聚類識別預測法以及專家預測法等。模糊聚類識別預測法是通過對歷史的數據信息進行提煉，制定出典型的模型，然后通過負荷變化的主要因素，對未來的發生狀態進行判定，從而選擇合理的預測模型，實現負荷預測的目的。在進行預測時，選擇用電量的增長量為被預測值，國內的生產總值、人口增長值、各產業總值作為影響用電量發生變化的因素。以歷史環境和電量的增量為模型，建立未來被測的歷史環境因素的特性，從而在模型中選出最接近的歷史環境，確定電量的增加。由于模糊聚類識別預測法不是在歷史數據的基礎上進行推進，而是根據未來社會的發展趨勢來預測用電量，將回歸分析法和模糊聚類識別預測法進行結合使用非常有效。

2.2 網絡結構規劃

結構優化是城市進行電網規劃的主要工作任務，在結構優化時，要滿足電力系統的正常運行，并且還必須考慮網絡規劃因素和變電站的容載比等技術環節。現階段的網絡結構規劃的算法較多，但是應用最為廣泛的是在遺傳算法進行網絡結構規劃。

遺傳算法是控制理論和生物遺傳學研究的成果，是從自然遺傳中演變來的一種準確的算法，把他應用到網絡結構優化工作中，能夠實現對電網進行無功優化的目的。具體可以分為以下幾個步驟：（1）數據準備階段，首先要確定好發電廠的建立位置，相關電力設備的元件電阻信息、電抗信息和允許最大溫度極限的信息等；（2）編碼階段，根據各個階段的控制變量信息進行編碼操作；（3）確定評價函數，必須考慮到所有因素的評價，把外界環境的影響因素考慮進去，并把所有的影響因素準確地寫入函數表中；（4）遺傳操作，在進行充分的交叉變異操作后，最后逐漸形成整個系統的結構優化。

2.3 電氣計算

電氣計算主要包括以下幾個方面：潮流計算、穩定性計算以及斷路電流計算等。運行模式采用的是一種輔助計算機手段，對系統中多種運行設備進行模擬計算，從而效驗網架結構的可行性。用未來的網架方案和規劃的預測負荷對網架進行檢查，實際上就是對未來的網架結構進行模擬運行。在模擬運行完成后，能夠明確網絡的供電能力、電壓水平、潮流流向、網損等各個方面的數據信息，從而對規劃中存在的問題進行改進。還可以對已經確定的網架結構進行短路計算，以效驗網絡的短路電流水平，并為電力設備型號的選擇和運行方式等提供計算依據。

3 結束語

實現設施智能、服務便捷、電網交互、綠色高效的城市智能電網，做好城市智能電網規劃工作尤為重要。上文對城市電網的規劃原則、技術方法進行了簡要的分析，為支持智慧城市建設，編制科學的、符合實際的、具有前瞻性的城市智能電網發展規劃提供有益的借鑒。

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