智能數字電網環境下配電網能源管理技術研究

馮仕航

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東 陽江 525000）

1 智能數字電網環境下配電網能源管理技術的研究現狀

1.1 主動配電網研究現狀

主動配電網指含有一定比例的分布式能源設備，能夠靈活地調節網絡拓撲結構，通過對分布式電源進行主動管理和主動控制，能夠實現網絡資源協調優化的配電系統[1]。傳統配電網對間歇式新能源采用的控制方式為“即插即忘”型，不符合電網的并網需求，這種被動管理方式嚴重限制了配電網對新能源的消納。主動配電網，是對分布式電源進行主動管理和控制。因此，主動配電網是實現大規模間歇式新能源并網運行控制，“源-網-荷-儲”協調優化運行關鍵技術的有效解決手段。為有效緩解主動配電網全局優化的通信壓力，解決高滲透率間歇式可再生能源接入配網下的多源協調控制及有效消納等問題，文章將主動配電網劃分為多個區域配電網，結構如圖1 所示。

圖1 主動配電網結構

主動配電網是實現大規模間歇式新能源并網運行控制，以及“源-網-荷-儲”協調優化運行關鍵技術的有效解決手段。為有效緩解主動配電網全局優化的通信壓力，解決高滲透率間歇式可再生能源接入配網下的多源協調控制及有效消納等問題，文章將主動配電網劃分為多個區域配電網。

1.2 能源管理技術的現狀

智能數字電網環境下的配電網能源管理技術包括電能質量控制、電網安全管理、電網規劃和運營管理等多個方面。目前，配電網能源管理技術主要包括以下幾個方面。

（1）電能質量控制技術。電能質量問題是影響配電網可靠性和供電質量的主要因素之一[2]。當前，電能質量控制技術主要采用濾波、補償和降壓等手段進行控制。

（2）電網安全管理技術。配電網作為能源供應的重要組成部分，其安全管理至關重要。目前，電網安全管理技術主要包括電網保護技術、電力設備運維管理和電網遠程監控等方面。

（3）電網規劃技術。電網規劃是配電網能源管理的核心。在智能數字電網環境下，電網規劃需要考慮更多的因素如能源類型、負荷需求、電價變化等，還需要考慮新能源的接入和管理問題[3]。

（4）運營管理技術。運營管理指對配電網進行監測、控制和調度等方面的管理。當前，運營管理技術主要包括自動化控制技術、數據采集和處理技術等。

1.3 電力自動化的應用現狀

電力系統的自動化主要指利用計算機技術對電氣設備的自動控制和管理。在實際應用中需要使用到先進的通信技術、網絡通信等。

1.3.1 遠程監控功能

遠程監控功能通過電纜將電網內所有運行狀況實時地傳輸至調度中心，不僅能實現與線路及供電公司之間數據交換和信息共享，還能實現電力系統內部各部門間的交流互動，便于對其進行協調控制和管理。

1.3.2 網絡通信功能

電力系統中的各種信息都可以通過遠程控制模塊實現并能夠對這些信息進行有效的實時監控和管理。

1.3.3 數據庫功能

數據庫是電氣主站自動化控制系統、供電公司管理系統等信息系統中必不可少的一部分，同時為用戶提供了查詢及檢索服務,方便用戶及時了解電網運行狀況以及故障原因等問題。數據庫功能實現的核心便是良好的數據保護功能的實現，數據保護模塊如圖2 所示。

圖2 數據保護模塊

1.3.4 通信技術

電力系統通信主要包括了廣域網與局域網絡2個方面，通過遠程控制可以實現信息共享和資源交換的優勢得到充分發揮。

2 智能數字電網環境下配電網能源管理技術特點及不足

2.1 智能數字電網環境下配電網能源管理技術特點

（1）安全性。安全性指電網設備裝置進行合理配置，確保其在運行中不出現故障，保證線路、設施能夠正常工作。同時，需要考慮到設備是否處于良好狀態。如果發生異常情況那么會造成整個電網無法繼續運轉。因此，要加強電力企業內部人員培訓力度及管理制度的完善程度來保障電氣化鐵道供電安全問題。

（2）可靠性。可靠性指供電系統能夠安全可靠的運行，保證電能質量，減少線路故障次數，同時要充分考慮到電力設備本身存在的問題及缺陷。在整個電網中要對電氣設備進行合理配置。發生異常情況導致停電時間延長甚至無法工作等嚴重后果出現時，配電網能源管理技術可以及時處理并采取措施來解決這些難題[4]。

（3）穩定性。穩定性指供電系統能夠安全可靠地運行并保證其穩定，保證其穩定性是對整個電網進行安全可靠供電的基礎。電力企業要加強系統管理，制定相關制度，保障設備在運行中能夠穩定，從而提高整體工作效率。

2.2 存在的問題

（1）新能源接入管理問題。隨著新能源的不斷發展和普及，其接入和管理問題已經成為配電網能源管理的一個重要問題[5]。如何合理地規劃新能源的接入、進行有效的管理和監測，已經成為亟待解決的問題。

（2）電網安全穩定問題。智能數字電網環境下，配電網的運行狀態和負荷情況可能會更加復雜和不穩定，因此如何保證電網的安全和穩定已經成為一個重要問題。

（3）能源管理系統的完善。目前，智能數字電網環境下的配電網能源管理系統存在一些不足和問題，如系統集成不完善、數據采集和處理不夠精準等。如何提高系統的集成性和數據的精準性，已經成為一個亟待解決的問題。

3 智能數字電網環境下配電網能源管理技術的應用

3.1 大數據技術在配電網能源管理中的應用

大數據技術是處理和分析大規模數據的技術手段，其應用已經滲透到各個領域。在配電網能源管理中，大數據技術通過收集、存儲、分析以及挖掘電網運行數據，可以實現對電網負荷、新能源接入等方面數據采集、儲存、提取及分析。具體來說，大數據技術在配電網能源管理中可以實現以下方面的應用：一是數據采集和存儲，通過智能傳感器、智能計量等技術手段，對電網的運行狀態數據進行實時采集，并存儲于服務器，供各種系統調用；二是數據分析和挖掘，通過數據挖掘技術，可以從海量的電網運行數據中提取出需要的信息和規律，配電網能源管理相關系統對數據進行分析建模。

3.2 智能化技術在新能源管理與調度控制中的應用

隨著新能源的快速發展和普及，如太陽能、風能等新型能源的接入和利用已經成為了重要的能源轉型方向，智能化技術通過應用物聯網、大數據、人工智能等技術手段，實現對新能源的管理、自動化監測和控制，從而提高電網的運行效率和安全性[6]。然而，由于新能源的不穩定性和波動性，其接入和管理也帶來了一系列新的問題和挑戰，提高新能源的管理和調度技術已經成為一個重要的研究對象。在智能數字電網環境下，新能源管理和調度技術的提升需要采用新的技術手段和方法。目前，配電網能源管理系統功能有待完善。

3.3 智能化技術在專用電力用戶需求側響應中的應用

隨著能源需求的增加和能源供應的緊張，電力市場的需求側響應也成為能源管理的一部分。專用電力用戶作為電力市場的重要組成部分，其需求側響應也成為市場化交易中的重要一環。需求側響應指電力市場化交易用戶（專用電力用戶）在用電高峰時段自主在交易平臺申報有償減少用電負荷，交易平臺將響應容量折算為經濟補貼返還給參與響應的用戶，實現良性市場化避峰用電。

為使需求側響應達到可觀可測可控狀態，對專用電力用戶開展智能化改造，安裝智能傳感器、監測及控制裝置，并接入電網主站系統，實現對用戶設備的遠程監測、控制和調度。在用電高峰時段，專用電力用戶可以通過交易平臺自主申報停電或減少用電，實現錯峰用電。對負荷緊張或需求響應不到位的用戶實現對用電需求的靈活控制。通過需求側響應，專用電力用戶在實現自身經濟效益的同時，為電網穩定運行和能源保障作出貢獻。同時，需求側響應可以幫助電力市場實現供需平衡，優化能源結構，減少對環境的污染。

3.4 區塊鏈技術在能源交易中的應用

區塊鏈技術作為一種去中心化的數據存儲和傳輸技術，已經在各個領域得到了廣泛應用，其中包括能源交易領域。區塊鏈技術可以實現能源交易的可追溯性和透明性，從而提高能源交易的安全性和效率。在智能數字電網環境下，區塊鏈技術可以應用于以下幾個方面：一是能源交易平臺，通過區塊鏈技術，可以建立去中心化的能源交易平臺，使能源交易過程更加透明和公正；二是能源數據管理，區塊鏈技術可以實現對能源數據的安全存儲和傳輸，保障數據的完整性和可追溯性；三是能源交易結算，通過區塊鏈技術，可以實現能源交易結算的快速和安全，提高能源交易的效率和安全性；四是智能合約，區塊鏈技術可以應用于智能合約的編寫和執行，使能源交易過程更加智能化和自動化；五是能源溯源，通過區塊鏈技術，可以實現能源的溯源和追蹤，保障能源的可持續性和環境友好性。

3.5 能源管理系統的完善

能源管理系統的完善指通過將新能源設備數據、電網常規負荷數據和專用電力用戶數據集成到調度系統中，實現對能源系統的全面監測和管理，進而優化能源供應和消費結構，提高能源利用效率。能源管理系統的完善，可以實現以下幾個方面的優化：一是新能源設備數據的集成，將新能源設備的數據集成到調度系統，可以實現對新能源發電量、發電效率、設備故障等情況的實時監測和管理，從而提高新能源的利用效率；二是電網常規負荷數據的集成，將電網常規負荷數據集成到調度系統，可以實現對電網負荷情況的實時監測和管理，從而優化電網運行結構，提高電網的穩定性和安全性；三是專用電力用戶數據的集成，將專用電力用戶數據集成到調度系統，可以實現對專用電力用戶的用電情況的實時監測和管理，從而優化用電結構，提高能源利用效率。

4 結 論

智能數字電網環境下配電網能源管理技術的研究具有重要的意義和價值。當前，配電網能源管理技術主要面臨新能源接入、電網安全穩定、能源管理系統完善等問題。未來，配電網能源管理技術的發展將會受到大數據技術、智能化技術、區塊鏈技術以及能源管理系統完善等因素的影響。針對當前存在的問題和未來的發展趨勢，可以提出一些創新性的解決方案，以實現配電網能源管理的可持續發展。