智能配電網(wǎng)研發(fā)路線(xiàn)探討

用戶(hù)側今后的潛在應用表后用戶(hù)側今后的潛在應用，主要是與用戶(hù)側網(wǎng)絡(luò ) HAN 相連，實(shí)現分散發(fā)電、分布儲能(包括 電動(dòng)汽車(chē)充放電電)與需求響應組成的分布能源 DER 系統集成，優(yōu)化用電設備的使用和管理，支持供需互動(dòng)的雙向服務(wù)。

供需互動(dòng)的雙向服務(wù)，主要是指：電網(wǎng)側向用戶(hù)提供有關(guān)的電力和市場(chǎng)信息，以及營(yíng)銷(xiāo)管理、 負荷管理、停電管理等各種服務(wù)，用戶(hù)可據此選擇服務(wù)商、竟價(jià)增減負荷、優(yōu)化用電設備的使用等。 用戶(hù)向電網(wǎng)側提供的服務(wù)， 除與發(fā)電商之間簽訂的雙邊合同外， 包括各種形式的輔助服務(wù)(頻率控制、 電壓控制、備用和黑啟動(dòng))、參與可中斷供電合同或峰谷電價(jià)計劃、在平衡市場(chǎng)中競價(jià)增減出力以及 緩解輸配電阻塞等。但一般只有兆瓦級以上的大用戶(hù)、或是多個(gè)同行企業(yè)通過(guò)集總代理才直接參與 需求競價(jià)，小用戶(hù)則是通過(guò)其供電商作為代理間接參與需求競爭。

顯然，供需互動(dòng)的雙向服務(wù)，除電力市場(chǎng)應開(kāi)放到配用分開(kāi)的零售競爭外，由于用戶(hù)具有大、 中、小之別，分散發(fā)電能力從大用戶(hù)的自備電廠(chǎng)到千家萬(wàn)戶(hù)的光伏電池，包括電動(dòng)汽車(chē)在內的儲能 設備更是五花八門(mén)，用戶(hù)設備的系統集成又是多式多樣。如此等等，給入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易帶來(lái)諸 多復雜問(wèn)題。如用戶(hù)與電網(wǎng)之間、增加了中間服務(wù)商或集總代理，間歇性功率不穩的可再生能源分 布式發(fā)電、 不能以功率 kW 只能用能量 kWH 進(jìn)行市場(chǎng)交易， 為數眾多的電動(dòng)汽車(chē)充放電入網(wǎng)管理和 市場(chǎng)交易、必須用戶(hù)、服務(wù)商和電力公司有關(guān)各方單獨組網(wǎng)等。

集支撐應用于一體的智能設備上述支撐系統和各種應用的一體化和智能化進(jìn)一步發(fā)展，推動(dòng)智能設備的問(wèn)世。智能設備包括 用戶(hù)側的智能電器，以及電網(wǎng)側的智能電力交換設備和系統。其共同特點(diǎn)是：集支撐與應用于一體， 即插即用。

用戶(hù)側的智能電器如上所述，表后用戶(hù)用電設備的優(yōu)化管理，主要是在智能電表的支撐下，通過(guò)應用系統對常規 電器進(jìn)行智能控制來(lái)實(shí)現。如峰值高電價(jià)期間對空調、熱水器等進(jìn)行中斷調整，低谷期間對包括電 動(dòng)汽車(chē)在內的儲能設備進(jìn)行充電等。

智能電網(wǎng)環(huán)境下，用電設備正在從被動(dòng)調整走向智能化的自動(dòng)調整。如對電網(wǎng)友好的空調、熱 水器等智能電器，感知電網(wǎng)頻率下降時(shí)自動(dòng)對溫度整定值或啟停時(shí)間進(jìn)行調整，而勿需外部指令。 智能電器的理念，同樣適用于各行各業(yè)的用電設備。如非線(xiàn)性用電設備感知諧波、異步用電設備感 知無(wú)功過(guò)大時(shí)自動(dòng)進(jìn)行補償等。

應該說(shuō)，實(shí)現常規電器的智能化，并不存在技術(shù)上的難點(diǎn)。問(wèn)題是必須市場(chǎng)機制(實(shí)時(shí)電價(jià)、 諧波無(wú)功超標罰款等)的激勵，否則用戶(hù)不會(huì )掏錢(qián)來(lái)購買(mǎi)這些較貴的增值產(chǎn)品。

電網(wǎng)側的智能電力交換設備電網(wǎng)側的智能電力交換設備，由于應用涉及面廣，遠比用戶(hù)側的智能電器復雜得多。特別是在 智能電網(wǎng)環(huán)境下，大量可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電的入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易，引發(fā)了接口、變 壓、保護、監視、調整和控制等諸多問(wèn)題。但正因為如此，集支撐與眾多相關(guān)應用于一體的智能電 力交換設備，由于投入產(chǎn)出的高“性?xún)r(jià)比”而備受關(guān)注。一種稱(chēng)為智能電力交換機/器/站的技術(shù)創(chuàng )新 設備，即將在我國問(wèn)世。

和常規電磁感應原理不同，智能電力交換設備采用電力電子技術(shù)變壓、實(shí)現不同電壓等級之間 的電力交換。并在電力系統物理網(wǎng)絡(luò )之上、利用信息通信技術(shù)，連接有關(guān)設備和裝置實(shí)現電力和信 息的雙向流動(dòng)。和前述支撐系統不同的是，智能電力交換設備還同時(shí)納入接口、保護、監視、調整、 控制，以及無(wú)功補償、諧波治理、甚至故障錄波等有關(guān)應用，集一次二次、支撐應用于一體。

可以預期，隨著(zhù)大量可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電、及其相應配變臺區的出現，投入產(chǎn)出 性?xún)r(jià)比較高的智能電力交換機/器/站，將在用戶(hù)、中間服務(wù)商、和電力公司不同層次得到廣泛應用。 這也是為什么這種智能電力設備，視應用規模不同而可分別稱(chēng)為交換機、交換器、或交換站的原因。

理論上說(shuō)，智能電力交換設備可往更高電壓等級發(fā)展。但受限于電子元件的工作電壓水平和市 場(chǎng)的大小，當前，仍以中低壓的配用電領(lǐng)域為主。

結語(yǔ)

(1)全面覆蓋發(fā)輸配用和電力市場(chǎng)、含括一二次系統的智能電網(wǎng)，由于在發(fā)輸配用之間沒(méi)有必然的先后順序聯(lián)系，既可從上到下、也可從下到上進(jìn)行研發(fā)實(shí)施。

(2)配用電領(lǐng)域的智能配電網(wǎng)，充分體現有別于常規電網(wǎng)的幾個(gè)主要特征，既填補智能電網(wǎng)供 需互動(dòng)的主要空白、又奠定整個(gè)智能電網(wǎng)的基礎，投入產(chǎn)出的高性?xún)r(jià)比也較明顯，因而往往成為優(yōu) 先研發(fā)實(shí)施的首選。此外，由于全球的共同關(guān)注和參與，配用電領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng )新的智能電器和智能電 力交換設備不時(shí)涌現，而益發(fā)備受關(guān)注。

(3)智能配電網(wǎng)主要解決量大面廣含可再生能源在內的各種類(lèi)型分散發(fā)電、以及插入式電動(dòng)汽 車(chē)進(jìn)入電網(wǎng)和市場(chǎng)后所引發(fā)的各種問(wèn)題， 實(shí)現自愈功能所需的快速仿真決策和分布能源的系統集成， 以及供需互動(dòng)雙向服務(wù)所需的智能電表研發(fā)和應用等。

(4)研發(fā)智能配電網(wǎng)的諸多難點(diǎn)中，分布式控制系統(繼電保護、就地無(wú)供補償等)的再整定 或自適應，以及表前表后的分布式智能控制，既量大面廣而又難度較大，但兩者均可采用多智能體 (Multi-Agent)技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。

(5)智能電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施，是一個(gè)跨世紀的系統工程。智能配電網(wǎng)的搭建，將填補智能電網(wǎng)供需互動(dòng)主要空白，奠定整個(gè)智能電網(wǎng)堅強基礎;此外，考慮到智能電網(wǎng)是從傳統電網(wǎng)發(fā)展而來(lái)， 研發(fā)智能配電網(wǎng)時(shí)，應采取充分發(fā)揮傳統電網(wǎng)現有系統作用，與跟蹤技術(shù)創(chuàng )新實(shí)現跨越式發(fā)展并重的方針。為此，首先應建設好電網(wǎng)和用戶(hù)各結點(diǎn)之間電力和信息雙向流動(dòng)的支撐系統，支持表前電網(wǎng)側和表后用戶(hù)側、當前的增效應用和今后的潛在應用，并跟蹤智能設備的研發(fā)和應用、實(shí)現跨越式發(fā)展。

(6)行業(yè)聚焦關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)智能配電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施。由北極星電力網(wǎng)主辦，北極星智能電網(wǎng)在線(xiàn)承辦的“2012智能配電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì )”將就未來(lái)我國智能配電網(wǎng)的發(fā)展，邀請這一領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者、企業(yè)高層以及相關(guān)電力部門(mén)領(lǐng)導，共聚一堂，進(jìn)行深入探討。本次研討會(huì )將與2012年國內最大電力電工展同期舉辦，屆時(shí)，各路商家、學(xué)者、媒體云集，對配電網(wǎng)這一領(lǐng)域的最近技術(shù)與解決方案將實(shí)現激情碰撞，助力智能配電網(wǎng)市場(chǎng)的進(jìn)一步升溫!