含分布式能源的智能配電網(wǎng)規(guī)劃研究

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局 顏勇進(jìn)

本文主要針對智能配電網(wǎng)發(fā)展背景下分布式能源的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，分析分布式能源的基礎(chǔ)上解析其對智能配電網(wǎng)的影響，最后提出幾點(diǎn)發(fā)展建議。

配網(wǎng)建設(shè)作為基礎(chǔ)建設(shè)重要組成部分，得到了飛速發(fā)展，配網(wǎng)技術(shù)以及供電設(shè)備水平迅速提高，在相關(guān)領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平。在智能配電網(wǎng)的發(fā)展中，為進(jìn)一步提高電力資源的利用效率，提高電力企業(yè)的運(yùn)營效率，相關(guān)技術(shù)被更新應(yīng)用，其中分布式能源技術(shù)在智能配電網(wǎng)的應(yīng)用起到重要作用。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，如果我國能夠在2022年之前大規(guī)模實(shí)現(xiàn)分布式能源改造和利用，能夠節(jié)約大量的煤炭消耗量，對于低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

1.分布式能源和智能電網(wǎng)概述

1.1 分布式能源

如圖1所示，分布式能源不僅僅能夠獨(dú)立運(yùn)行，作為一種配網(wǎng)模式還能夠和傳統(tǒng)電網(wǎng)并列運(yùn)行。在這一系統(tǒng)中對用戶能源進(jìn)行了系統(tǒng)整合與再配合，采用可再生能源來為電源供電，以分散的形式進(jìn)行集中供電。分布式能源具有能源利用率高、供電可靠性的優(yōu)越性，而且分布式能源的利用還使得電網(wǎng)不容易受大電網(wǎng)故障斷電的影響。但是這一系統(tǒng)的輸出功率比較低，需要較多的設(shè)備進(jìn)行輔助，成本支出較大。

圖1 分布式能源站系統(tǒng)示意圖

1.2 智能電網(wǎng)

隨著信息技術(shù)以及自動化技術(shù)的發(fā)展，也開始應(yīng)用于電網(wǎng)當(dāng)中，智能電網(wǎng)作為新型智能化配電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)提高了能源利用效率。對于電網(wǎng)的應(yīng)用而言，智能電網(wǎng)的應(yīng)用具有顯著特征。

（1）供電可觀測性：智能電網(wǎng)的出現(xiàn)和引入，通過信息技術(shù)以及監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

（2）供電可控制性：由于智能電網(wǎng)的引入能夠?qū)ΡO(jiān)測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，通過綜合分析得到電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，綜合評定其可靠性，并且對于其中潛在的危險因素進(jìn)行預(yù)防和排除，保證整個電網(wǎng)處在可控狀態(tài)下。

（3）故障自處理技術(shù)：在智能電網(wǎng)中還應(yīng)用了控制芯片以及嵌入式技術(shù)，這些智能化技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)具有故障自處理能力，能夠通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)故障，并分析故障原因，給出處理方案進(jìn)行自處理。

2.分布式能源中接入智能電網(wǎng)中的影響

2.1 對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式能源智能化電網(wǎng)是在傳統(tǒng)配網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，引入新技術(shù)來監(jiān)測分析電網(wǎng)運(yùn)行狀況，選擇最為合理的用電符合方案，最大限度的節(jié)約電力資源，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

（1）在分布式能源智能化配電系統(tǒng)中引入了大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過這一技術(shù)的應(yīng)用能夠分析出電網(wǎng)的負(fù)荷狀況，并對狀況進(jìn)行預(yù)測。但是在分布式能源接入配電網(wǎng)的改造中發(fā)現(xiàn)，如果不能詳細(xì)考慮負(fù)荷的大小，就會導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測不全面，在規(guī)劃預(yù)測方面也會產(chǎn)生影響。

（2）傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)中對于節(jié)點(diǎn)數(shù)量沒有詳細(xì)要求，一般根據(jù)線路的荷載進(jìn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)量的調(diào)整。當(dāng)在其中接入分布式能源之后節(jié)點(diǎn)數(shù)量也會受到影響，受到大電網(wǎng)的限制，導(dǎo)致配電方案不準(zhǔn)確。

（3）在當(dāng)前混合型的配電模式當(dāng)中還必須要考慮特征模式因素，如果采用單一的特征模式來分析供電系統(tǒng)，會導(dǎo)致分析不全面。而且對于分布式能源智能電網(wǎng)中，往往在配置電力系統(tǒng)方式方面存在極大的困難，不能很好解決實(shí)際供電設(shè)備發(fā)電問題。

2.2 對電能質(zhì)量與系統(tǒng)潮流的影響

在配電網(wǎng)中引入分布式能源之后，不僅僅增加了配電網(wǎng)規(guī)劃的預(yù)測難度，而且使得潮流結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出復(fù)雜化的趨勢。由于分布式能源發(fā)電安裝位置的不同在電網(wǎng)當(dāng)中的作用也會具有差別，當(dāng)實(shí)際輸出功率大于饋線輸出功率的時候，就會導(dǎo)致配電系統(tǒng)控制混亂情況，無法對其他環(huán)境進(jìn)行操作。

2.3 對配電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響

在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中引入分布式能源之后，系統(tǒng)中潮流結(jié)構(gòu)以及沖擊電流等均會發(fā)生變化，這些因素的變化均會導(dǎo)致配電網(wǎng)的供電方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，甚至?xí)?dǎo)致繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動而影響配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.4 對配電線路效率的影響

在分布式能源接入智能電網(wǎng)之后，電能的輸送效率也會受到影響。

首先是配電網(wǎng)的輸送效率和負(fù)荷之間具有正比關(guān)系，隨著負(fù)荷的增大效率提高，輸送效率提高。分布式能源接入智能電網(wǎng)之后影響系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，而且對于供電方式也產(chǎn)生影響。在配電網(wǎng)當(dāng)中，如果供電電源輸出電壓高于線路負(fù)載電壓時，配電網(wǎng)電流會發(fā)生變化，電流減小導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置靈敏度降低。而且對于分布式能源智能配電系統(tǒng)而言，若負(fù)載不能一起使用，就會導(dǎo)致分布式能源供電設(shè)備的輸出功率轉(zhuǎn)變，供電電壓也會出現(xiàn)波動，出現(xiàn)配網(wǎng)斷路等現(xiàn)象，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

其次在智能配電網(wǎng)中引入分布式能源之后，電路諧波效應(yīng)的作用下會導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)波動，從而導(dǎo)致輸出電流出現(xiàn)間歇。在目前分布式能源智能配網(wǎng)當(dāng)中采用了數(shù)字電子技術(shù)，極其容易受到電子干擾影響其正常運(yùn)行。

3.分布式能源在智能電網(wǎng)環(huán)境下的發(fā)展方式

3.1 分布式能源的商業(yè)模式

政府在分布式能源發(fā)展當(dāng)中具有重要的作用，應(yīng)該建立相應(yīng)的補(bǔ)貼政策給予分布式能源發(fā)展一定的支持。分布式能源發(fā)展模式直接影響了分布式能源的商業(yè)模式，也直接主導(dǎo)著整個電力行業(yè)的發(fā)展，因此在分布式能源智能電網(wǎng)的發(fā)展中必須選擇適合自身的商業(yè)模式。我國電力網(wǎng)絡(luò)雖然得到了極大進(jìn)步，但是仍然存在極大的發(fā)展結(jié)構(gòu)不均衡的問題，面對我國極大的電力需求，分布式能源具有廣闊的發(fā)展前景，作為不同電源結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充環(huán)節(jié)，分布式能源具有在應(yīng)用中具有極強(qiáng)針對性。

3.2 建設(shè)綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)

我國資源極大豐富的同時還存在資源分布不均的問題，為解決資源分配問題，有必要建立一個涵蓋全國的能源供應(yīng)系統(tǒng)，希望以此來解決能源利用不平衡問題。通過涵蓋全國能源供應(yīng)系統(tǒng)的建立，能夠讓我國西部的風(fēng)能，中部的太陽能，以及東部沿海地區(qū)的海洋、水力能源進(jìn)行統(tǒng)合。在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，并且加強(qiáng)電廠的建設(shè)，最終將電廠和電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃調(diào)度，建立起完善的能源網(wǎng)絡(luò)，并最大限度的提高新型能源穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)電網(wǎng)互補(bǔ)滿足人們生產(chǎn)生活要求。

3.3 結(jié)合生態(tài)環(huán)境建設(shè)分布式發(fā)電站

在當(dāng)前廣大的農(nóng)村地區(qū)當(dāng)中，無論是種植還是養(yǎng)殖都會產(chǎn)生有機(jī)原料應(yīng)用于鄉(xiāng)村沼氣池。對于農(nóng)村地區(qū)而言，可以直接將這些有機(jī)肥料投放到沼氣池中，實(shí)現(xiàn)廢料資源化和二次利用。在目前的農(nóng)村地區(qū)的沼氣池主要是農(nóng)戶自己使用，很多農(nóng)戶的沼氣有極大剩余，為實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，可以以村為單位進(jìn)行統(tǒng)一化管理，集體使用一個沼氣池，對于剩余的沼氣綜合利用來進(jìn)行發(fā)電，真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的可持續(xù)使用。

3.4 建立微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

在我國目前由傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變中，可以綜合發(fā)展利用微電網(wǎng)，利用微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)兩者的過度。在微電網(wǎng)中接入多種新型能源，尤其是可再生能源與分布式能源的引入。一般當(dāng)主電網(wǎng)出現(xiàn)問題或者故障的時候，可以利用微電網(wǎng)來進(jìn)行獨(dú)立供電，保證電網(wǎng)運(yùn)行的可持續(xù)性和可靠性。另外，通過微電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)對主電網(wǎng)的控制，控制其斷開和連接，但是在系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，并不會對電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在微電網(wǎng)當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)多個分布式能源的集成，在集成的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)和分布式能源的穩(wěn)定性。而且在微電網(wǎng)中集成多個分布式能源還還能最大限度的提高電網(wǎng)系統(tǒng)容量，保證供電穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，微電網(wǎng)的發(fā)展與建設(shè)具有重要意義。

4.結(jié)論

在當(dāng)今快速發(fā)展的社會背景下，能源已經(jīng)成為發(fā)展的一大瓶頸，尤其是可再生能源的發(fā)展成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。通過分布式能源的引入，能夠很好的解決電能需求問題，而且通過分布式能源能夠更好的額節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。在當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展背景下，引入分布式能源也能夠?qū)崿F(xiàn)利益最大化。但分布式能源發(fā)展也存在一些自身問題，需要不斷發(fā)展，但其應(yīng)用已成為一種必然趨勢。