智能電網發展與城市配網的規劃改造策略研究

中國南方電網廣西電網有限責任公司 陶毅剛 李小偉 張俊成 譚曉虹 崔志威 李镕耀

2009年國家電網公司提出了智能電網的發展戰略，即要以建設特高壓工程為骨干網絡架構，各級電網統一協調發展的智能電網。由此智能電網的發展建設成為國家電網公司重視的一個重要內容，也成為新時期城市電網規劃和改造的一個重要課題。城市電網是城市供電各級電壓電網的統一稱呼，也是國家電網重要負荷集中中心。城市規劃是城市總體發展規劃的重要組成，在智能電網的深入發展下，城市電網的規劃改造開始得到人們的重視。文章結合智能電網建設的內涵和基本要求，就如何借助智能電網更好的規劃和改造城市配網進行探究。

1 智能配電網建設規劃的現狀、原則及應用技術

智能電網和傳統配電網相比具備以下優勢：智能配電網具備較強的自愈能力，在使用時能解決供電不穩定的問題；智能電網的安全性較高，在使用時能更好抵抗自然災害，在出現電力系統故障時能更好規避停電問題；支持分布式電源的大量接入，也能實現可再生能源的隨插隨用；支持用戶間的互動交流，根據用戶的電量使用情況來分階梯的收費；能實現對配電網的可視化管理，在配電網運行過程中可全面收集整理電網設備的數據信息，并對配電網的運行狀態進行在線監督和風險防控分析[1]。

傳統配電網依靠用戶投資建設，而用戶的投資建設管理往往無法實現對整個電網運行的統一規劃管理，在配電網運行的過程中有很多項目都無法順利實施，地下管線更是無法隨意設定，配網資產無法根據需要來提取使用，最終對配電網的安全、穩定運行帶來了比較大的負擔。電力公司平時的電網規劃管理工作局限在35千瓦以及以上的電網規劃，在電網規劃管理的時候重點考察各個地區變電站容量是否滿足快速增長的電力負荷的使用要求，對10千瓦電網的規劃比較局限在現有的理論和技術層面，隨機應變性較差[2]。

電網改造規劃現狀：現階段城市電網建設規劃的制定和城市發展建設步伐、基本需求不相適應，城市電網的結構也很難和城市發展規劃目標適應。同時城市化進程的加快也對城市電網的規劃管理加大了負擔，無法實現對城市電網電源點的科學分析和管理。最終導致城市網絡電源點的規劃落后于城市建設，電網規劃設備老化嚴重，城市電網改造困難[3]。

電網改造規劃原則：城市電網規劃改造的目的是能夠實現對電網的科學使用，根據城市化建設發展需要打造出運行安全、可靠，兼具環保性和經濟性的城市電網，從而不斷提升城市電網的供電能力，充分滿足城市發展需要。在新時期，城市電網規劃要堅持遠近結合、統籌協調的發展原則，將城市電網規劃管理和國家經濟發展需要相結合，在不同的階段制定出不同時期的發展計劃。新形勢下城市電網改造規劃要達到以下的水平：經過改造之后的城市電網要具備持續性的供電能力[4]；經過改造后的城市電網擁有科學合理的網絡架構；經過改造之后的城市電網能做到上下級的互相協調；改造后的城市電網輸配電投資規模和社會經濟發展規模相適應；城市電網的規劃建設符合地區經濟發展需要。

配電自動化技術。配電自動化是智能配電網發展管理的一個基礎力量，在實現的過程中會應用多種通信方式來監督控制配電系統的運行情況，并通過和其他關聯系統的緊密結合來提升電力資源的綜合利用率。配網自動化的實現具備數據信息的收集整理、監督控制、電壓管理等功能，即能夠為各個領域發展需要來為其提供持續性的電力資源支持[5]。

分布電源接入技術。分布電源在接入到配電網中后，配電網會從單方向的輻射結構轉變為一種多方向的多元化輻射結構。配電結構的改變也會影響配電設備的選擇和使用，在分布式電源達到一定接入數量后會引起諧波和三相電壓使用不平衡問題。為能夠規避這個問題，在智能電網規劃的過程中需加強對繼電保護、配網無功平衡的重視[6]。

微網技術。整合了發電機裝置、負荷承載裝置、儲能裝置、控制裝置，在整合這些裝置后打造出一個獨立的供電系統，使得配電網在運行的過程中擁有一個統一的控制系統支持。整合設備會和配電網形成一種互相關聯的運行模式，在電力資源管理方面體現出了交互性、靈活性的特點。

2 智能電網發展下城市配網的規劃

加強對電力需求負荷分布情況的分析。在城市電網發展規劃中，負荷分布預測是一項十分重要的工作內容。在社會主義市場經濟的影響下，我國電力負荷預測和城市電網發展間存在一些不相適應的問題，電力負荷分布預測成為當前城市發展規劃需要思考和解決的問題。以往對電網預測的主要方式包含電力彈性系數法、回歸分析法、單耗法等，但隨著城市電網的發展，這些傳統分析方式不再能夠滿足城市電網規劃需要。基于10kV配電網在城市的應用，在電網布局前需提前對電力負荷情況進行評估，根據評估結果優化電力布局，并根據不同區域的電力使用需要來設立不同的電網配電模式[7]。

選擇適合的電網結構。在城市化進程的加快下要求智能電網的發展要和城市發展相適應。在城市電網的規劃管理中需實施分層次、分區域的電力資源使用管理策略，根據地區的用電需求來科學合理的設置電壓等級，確保電源和負荷的平衡。一般情況下，電網網絡架構和電壓等級、負荷數量、位置、電源點存在關聯，根據這些關聯要素的關系形成幾種電網網架結構：放射式網架結構。放射式電網是一種比較簡單的電網結構，在使用時具備控制方便、操作簡單的特點，但由于其屬于單回線供電模式，運行可靠性不高；鏈式電網架構。能容納多個電氣設備，是一種放射性電網結構，但由于其電源單一運行可靠性不高；多電源環式電網結構和串聯電網結構。這種電網結構復雜且內部元件薄弱，整體性能不高。

打造節能、綠色、環保城市電網。現代化智能電網的建設要始終具備節能、環保的特點。為達到這種發展目標，在城市電網規劃管理的過程中需從多個角度來進行電網的建設，多方面考慮新能源在電網運行管理中的作用，合理優化配置各個電網資源，節省電網運行的管理成本。

新能源對電網規劃的影響。新能源的出現和發展對電網規劃產生了深刻的影響，就此要求智能電網不僅要和城市電網發展相適應，而且還需具備接納新能源的能力，根據城市化進程發展需要來打造出一種互動、協調的能源發展模式。城市智能電網的發展要和新能源變動需求適應，在技術和設備方面持續推陳出新，從而提升城市配電網的兼容性和安全可靠性。分布式能源包含生物能、風能、太陽能，基于能源的特點，分布式電源在接入時要確保接入線的容量超過電源接入的10%到30%的比例，分布式額定電流和接入電流的比例為1:10。在電網系統需要電源開關并網時需對開關進行檢測，根據檢測結果實施必要的保護，在分布式電源出現故障的時候及時找到故障的根源，由此解決故障問題。

積極推進城市配電網自動化發展。為能提升智能電網管理水平需在智能電網自動化建設中因地制宜的規劃城市電網管理，增強城市電網規劃的安全性、合理性、可靠性。在城市智能電網建設過程中還需考慮智能電網的社會適應性，按照經濟可靠的原則來選擇智能電網運行管理設備；積極推進數字化智能電網建設。和一般意義上的電網運行相比，智能電網能實現多個設備間的溝通交流，并通過專業的通信端口來轉化和管理應用各類信息，進而實現對電網信息的統一化、規范化管理；第四，打造節能環保的綠色網絡。在城市智能電網建設過程中要綜合考慮工程噪聲、電磁場、通信信號對電網信號的干擾，嚴格按照國家規范的標準進行建設。

綜上，伴隨智能電網在城市建設中的發展，國家對智能電網建設改造也制定了一系列關聯的規定，規定城市供電率需保持在99.9%的比例，電壓合格率不能低于98%，城市電網線損率不能超過5%。但是從當前發展實際情況來看，我國城市電網的線損率一般都超過了5%的比例，且在配網線損中中低壓配網的線損率超過60%的比例。在對這一現象深入分析之后發現，出現這類問題的原因是在電網中使用了比較多的高損耗變壓器，加上設備的老化和負荷的超載也無形中加劇了問題發生的嚴重性。為能解決這些問題，文章結合智能電網的發展內涵和發展優勢，立足于當前城市配網管理實際，就智能電網發展下城市配網的規劃技術應用問題進行了探究，旨在能夠使得智能電網更好的適應城市化發展要求。