基于源網荷互動的分布式能源智能化全過程管控體系研究

林琳，劉博，林祺蓉，王俏俏，劉紅霞

（國網山東省電力公司濟南供電公司，山東濟南250012）

基于源網荷互動的分布式能源智能化全過程管控體系研究

林琳，劉博，林祺蓉，王俏俏，劉紅霞

（國網山東省電力公司濟南供電公司，山東濟南250012）

社會發展對電力可靠性的要求越來越高，過去濟南地區配電網停電較多，供電質量有待完善，客戶滿意度有待提升。通過分析原有分布式能源管理模式弊端，從分布式能源的規劃、設計、建設、驗收并網、運行管理等各個流程采取措施，實現分布式能源全過程、全透明、可視化管控，變“被動式獨立運行”為“主動式智能運行”，提升供電質量，提升供電企業品牌社會影響力。

源網荷互動；分布式能源；智能化管控

0 引言

隨著經濟社會發展，建立在化石能源基礎上的能源生產和消費方式亟待轉變，分布式能源作為基于小規模清潔能源及能量梯級利用設施，將發揮更加突出的作用［1］。分布式能源并網導致配電網結構更加復雜，采用原有的配電網控制技術已無法滿足電網的需求，同時故障恢復情況下流程復雜，處理時間長，恢復電力供應周期長，對客戶供電可靠性帶來不利影響，影響客戶滿意度［2］。因此，優化分布式能源并網流程、實施分布式全過程閉環管控、提升分布式能源管理水平，對提升濟南地區配電網安全穩定運行水平和供電企業品牌社會影響力具有重大意義。

作為“國際能源互聯網”的重要組成部分，分布式能源將發揮重要作用，逐步改善依靠化石能源發展的局面，實現局部電網供電自給自足，是未來智能化電網發展的必然趨勢［3］。

1 現狀分析

1.1 運轉流程

在濟南供電公司內，分布式能源從規劃到運行期間經過規劃、審查、設計、建設、驗收、整改等多個環節與步驟，每個環節及步驟均由不同部門及單位負責，并網相關信息散落在各個系統，缺乏一體化的生產信息管理系統支撐，在配網接入審查、建設周期匯報、并網條件驗收、運行數據監視等環節，在互相銜接、互動推進方面存在管理上的壁壘，容易造成問題獲悉不及時、流程運轉不流暢，難以形成協同聯動，分布式能源管理一盤棋的合力。

1.2 前期規劃

分布式電源的整體規劃主要依靠客戶自身對分布式能源的判斷與投資情況，無法充分反映電網對分布式能源真正接納能力及規范化配置。造成前期規劃無法與電網需求進行合理匹配，對區域電網長期運行帶來一定安全隱患。

1.3 運行管理

分布式能源并網運行后，對10 kV并網分布式電源通常采取EMS或DMS系統的SCADA功能實現分布式電網發電數據在線監視。但對380 V及220 V并網分布式電源缺少有效途徑及手段實現對其運行管理。同時雖然對10 kV分布式能實現基本的數據采集，但缺少高階應用，無法對其運行狀態進行長期評估，對區域電網的接納能力缺少衡量手段，無法進行發電功率預測及周邊用電負荷預測。造成分布式能源運行管理缺乏基本的控制基礎，對其管控更缺乏有效控制手段。

1.4 運行狀態

對低壓用戶，分布式能源并網后，發電情況盡可通過月末進行電費結算時確定當月發電情況，無法獲知分布式發電系統即時運行狀態；對10 kV分布式發電客戶，雖即時可獲取發電數據，但只能在配電室內實時獲取，受制于地理環境，同時更無高階應用對其發電狀況進行指導，反饋發電變化情況及系統可能存在問題，缺少提供有效提升發電水平的具體措施。

2 智能化全過程管控體系

2.1 優化管控體系

成立分布式能源并網協調工作組。濟南按管理轄區劃分有營業室、市場室、3個服務分中心及6個縣公司，每個機構均具有獨立管轄轄區內分布式電源并網協調及相關客戶管理職能，職能分散，從公司層面協調困難、周期長。濟南供電公司整合各個單位分布式能源并網協調業務職能，由營銷部牽頭成立分布式能源并網協調工作組，統籌負責濟南市全部分布式能源并網協調工作，相關分布式業務均由此工作組統一協調開展，相關資源調配由協調工作組統一組織實施。

成立分布式能源運行管理工作組。在原有調控模式下，配網調控班主要負責市轄區10 kV電網分布式能源的調控管理業務，對低壓并網的380 V及220 V分布電源監管缺少有效手段。濟南供電公司由調控中心牽頭成立分布式能源運行管理工作組，通過技術手段將380 V及220 V系統納入運行管理部分，借助分布式能源智能管理系統實現分布式能源24 h不間斷運行監控及源網荷互動、功率預測等功能。

兩個工作組協同配合管理模式。分布式能源并網協調工作組及分布式能源運行管理工作組協同配合，并網協調工作組主要負責并網前3個環節的服務工作，并協助運行管理工作組做好前期技術措施的實施及保障工作；運行管理工作組負責后2個環節的服務工作，通過后期運行分析，確定分布式能源區域接納能力及相關接入要求，反饋并網協調工作組在前期各個環節實現合理化控制，避免規劃、設計等環節的盲目性，同時在確保電網安全的同時實現客戶利益最大化。分布式能源管控體系組織結構如圖1所示。

圖1 分布式能源管控體系組織結構

2.2 配電網運行實時監控

為全面滿足故障研判需求，夯實配網搶修管理運轉基礎，濟南供電公司按照國家電網公司《配電自動化建設與改造標準化設計技術規定》有關標準要求，建設大型配電自動化主站一套。配電自動化主站實現配電網及分布式能源的監視和控制、故障告警、故障自動隔離處理、事故反演、電網分析應用等功能。濟南供電公司同時開展配電線路自動化改造，重新規劃改造配電網一次網架，加裝配電開關和配電終端，累計改造環網柜219座、分段（聯絡）開關494臺，加裝分界開關2136臺，智能終端2 800余臺，敷設光纜337 km，接入線路519條，全部投入全自動饋線自動化模式，實現配電自動化全覆蓋。

配電自動化系統投運后，適應分布式能源接入系統的需要，實現了配網線路故障的自動隔離和自愈，提升電網運行可靠性；實現了遠程監視和遙控操作，通過定量分析配電網運行狀況，解決了調度員的盲調問題；通過遙控功能合理調整配網運行方式，解決了配網現場操作到場時間長，受交通、天氣影響較大的難題。通過配電自動化系統建設，配網調控可以實時獲得配電網運行信息，分析配電網運行狀況，在配電網故障發生后能夠快速準確做出故障研判，全面提升配電網實時監控水平。配電網調度自動化系統架構如圖2所示。

圖2 配電網調度自動化系統架構

2.3 分布式智能化管控平臺

濟南供電公司于2013年開發建設分布式能源管理平臺（分布式能源監控主站），平臺采用地區（市）級供電公司集中方式建設，支撐地縣兩級配網搶修業務應用，通過跨越安全區的數據交互總線或數據中心與相關系統集成，系統采用SOA架構并以服務的方式在總線上發布，模型及交互標準遵循IEC61970/61968-CIM和SG-CIM標準和規范。

分布式能源智能化管控平臺作為分布式能源管理業務應用的信息化支撐平臺，已全面實現了分布式能源接納能力分析、實時全方位監控、防孤島保護及計劃孤島運行、供電質量實時可視化監視、用電負荷短期及超短期預測、快速發電功率預測、運行狀態實時評估預警、主動協調控制、用戶高度參與的智能手機客戶與系統互動等功能，實現了分布式能源的全過程智能化管控。分布式能源智能化管控平臺功能構架如圖3所示。

圖3 分布式能源智能化管控平臺功能構架

接納能力分析。對分布式能源進行系統性分析，確定潮流及電壓約束條件，進行靜穩定及短路電壓電流的實時性分析，對分布式能源并入區域網絡進行經濟性、可靠性、安全性3個維度的綜合評估，確定局域電網對分布式能源并網接納能力可行性分析。

實時全方位監控。實時獲取分布式能源發電信息現狀，同時實現周邊環境信息獲取，如氣溫、風力、光照強度等。根據電氣數據實時生成圖形可視化潮流，方便電網調控人員即時判斷分布式電源狀態，實現分布式電源的全方位監控。

孤島并網監控。根據防孤島保護配置情況確定局部電網的非計劃性孤島和計劃性孤島運行可行性，對具備孤島運行的分布式網絡實施并網控制及檢測，科學合理安排分布式電源故障處理，確保電網運行安全的同時提升用戶供電可靠性。

電能質量在線監測。對分布式能源并網點電壓及諧波情況進行在線監測。不同原理分布式能源對系統適應性及發電質量不同，通過對電能質量相關的諧波、電壓等要素進行在線監測，及時反饋電網調控人員及客戶，對設備或運行狀態進行及時調整，確保周邊用戶用電可靠、穩定。

發電功率預測。根據系統實時獲取氣象等信息，結合發電模塊歷史及實時運行狀態，通過一定的算法實現分布式能源發電功率預測。根據預測結果合理調整當日全網發電計劃，確保供用電負荷匹配，提升電網運行可靠性。

用電負荷預測。以環境信息為基礎，結合歷史負荷特性及曲線，對未來一段時期電網用電負荷情況進行定量預測，確保合理安排發電機組出力，保障電網安全。

運行狀態實時評估預警。通過各項電網實時數據及對未來、歷史數據的綜合分析，評估當前電網運行狀態，包括緊急狀態、恢復狀態、異常狀態、警戒狀態、非經濟安全狀態、經濟安全狀態，并通過可視化圖形信息進行直接展示，方便電網調控人員及時掌握電網當前運行狀態及存在問題，為及時消除電網隱患及故障提供可靠技術保障。

主動協調控制。根據當前電網運行狀態對電網進行主動控制，如通過主配網協調沖擊電流計算協調主配網進行大面積負荷轉移；實施局部電網計劃性孤島供電；在負荷高峰時段進行計劃性削峰填谷；當電網供電能力不足時及時介入需求側負荷管理，實施有序用電等。

通過分布式能源智能化管控平臺，提供了基于多數據源的分布式電源運行狀態分析，通過利用對設備運行狀態、預測狀態、風險預控、主動控制、智能互動等立體化、可視化管理手段，確保分布式電源并網運行全過程管理，實現分布式電源運行管理的快速化、智能化、標準化。同時，通過全面監測分布式電源運行狀況，利用在線風險評估與預警等功能，對各類設備異常進行科學評估，及時發現隱患風險、主動預警提示，變事后被動搶修為主動預防性調整，減少用戶停電時間，提高供電可靠性。

2.4 應用效果

分布式能源全過程管控體系建設后，2016年上半年，停電用戶數平均下降20%，用戶停電時間平均縮短24%，大幅降低了運行檢修人員的工作量，供電可靠性和服務質量顯著提升。按節省電量進行計算，累計經濟效益達到767萬元，平均年度效益額447萬元。供電可靠率由99.684%提供到99.992%以上。通過分布式管理平臺，有效縮短停電范圍及停電時間，使客戶真正體會到“以客戶為中心”的供電服務意識，客戶供電服務滿足度調查由92%提高到96%。

3 結語

通過建設基于源網荷互動的分布式能源智能化全過程管控體系，提升了濟南電網分布式能源整體管理水平，對濟南市配網運行管理的提升以及提高管理決策的準確性和時效性發揮了重要作用，特別對分布式能源接納水平及評價、計劃性及故障非計劃孤島運行、配電網運行狀態實時評估預警及主動決策等方面進行了積極探索，取得了較好的經濟效益和社會效益。通過分布式能源智能化管控，加快轉變能源發展方式、提高清潔能源比重，有效地提高能效、減少污染，實現能源需求減量化、能源供應充足化、能源供應清潔化，顯著減少碳排放，緩解化石能源開發引發的氣候變暖弊端，對經濟社會發展、能源資源供應、能源消費行為起到引導和促進作用。

［1］劉振亞.全球能源互聯網［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］王成山，李鵬.分布式發電、微網與智能配電網的發展與挑戰［J］.電力系統自動化，2010，34（2）：10-14.

［3］查亞兵，張濤，譚樹人，等.關于能源互聯網的認識與思考［J］.國防科技，2012，33（5）：1-6.

Research on Distributed Energy Intelligent Whole Process Management and Control System Based on Source Network Interaction

LIN Lin，LIU Bo，LIN Qirong，WANG Qiaoqiao，LIU Hongxia
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

Coming with the development of the society，the requirment for the reliability of the electrical power supply is becoming higher.In the past，more frequent power outageed happens in Ji’nan area.The quality of power supply needs to be improved to satisfy the need of customers.By analyzing the problem of the traditional model of the distributed energy management，improvement are made based on the problem identified within the various processes of distributed energy management such as planning，designing，construction，acceptance and grid operation management.This ensures that the implementation of distributed energy is visibly controlled through the whole process with maximum transparency.Through these actions，the old“passive independent operation”is replaced by the new“active intelligent operation”with enhanced quality of power supply and improved social influence of the power supply enterprise brand.

source network interaction；distributed energy；intelligent control

TM73

A

1007－9904（2017）05－0047－04

2017-03-20

林琳（1987），女，工程師，從事電網調度自動化系統運行管理工作；劉博（1987），男，工程師，從事電網調度運行管理工作；林祺蓉（1972），女，高級工程師，從事電網調度運行管理工作；王俏俏（1984），女，高級工程師，從事電網調度自動化系統運行管理工作；劉紅霞（1985），女，工程師，從事電網調度自動化系統運行管理工作。