李中平
(滄州供電公司,河北 滄州 061000)
智能電網(wǎng)是建設(shè)智慧城市的重要組成部分,城市智能電網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)供電基礎(chǔ)設(shè)施智能化、提供公共服務(wù)便捷化、電網(wǎng)與用戶互動(dòng)化、能源利用綠色化,構(gòu)建安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、清潔、高效、互動(dòng)的可持續(xù)城市能源供應(yīng)體系和服務(wù)體系。因此,實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)低碳化和提高能效的預(yù)期目標(biāo),編制科學(xué)的、符合實(shí)際的、具有前瞻性和指導(dǎo)意義的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃十分關(guān)鍵。下面結(jié)合智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)城市智能電網(wǎng)規(guī)劃原則、技術(shù)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
智能電網(wǎng)建設(shè)涉及配電自動(dòng)化、分布式電源及微電網(wǎng)并網(wǎng)、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)、雙向互動(dòng)服務(wù)、用電信息采集、智能用能服務(wù)、智能用電檢測(cè)、電動(dòng)汽車(chē)充放電、節(jié)能與能效、通信網(wǎng)絡(luò)、信息化應(yīng)用和信息安全等專業(yè)領(lǐng)域,因此構(gòu)建智能電網(wǎng)規(guī)劃體系著手,開(kāi)展頂層設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)規(guī)劃引領(lǐng)。智能電網(wǎng)規(guī)劃體系的研究和創(chuàng)新,需要站在全新的角度進(jìn)行思考,面向電力系統(tǒng)、用戶和社會(huì)這三個(gè)層次制定規(guī)劃方案。以堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),構(gòu)建城市能源供應(yīng)與保障的物理基礎(chǔ);以通信信息為支撐,構(gòu)建電力光纖、無(wú)線公網(wǎng)、載波等配用電通信網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的通信信息支撐體系;以自動(dòng)控制為手段,著力構(gòu)建和整合電網(wǎng)調(diào)控一體化、配網(wǎng)自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)的融合,真正實(shí)現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的合一。
電網(wǎng)智能化規(guī)劃建設(shè)工作涉及面廣、量大、投資高,因此必須根據(jù)各個(gè)地區(qū)的不同社會(huì)用電需求特點(diǎn),配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀況和可靠性要求等方面綜合考慮,合理制訂規(guī)劃和路線圖。在總結(jié)已開(kāi)展工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,堅(jiān)持逐步推廣、分步實(shí)施的原則。(1)統(tǒng)一規(guī)劃,分步實(shí)施,以避免因系統(tǒng)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步而造成重復(fù)建設(shè)或顛覆性變化;(2)城市智能電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)與城市規(guī)劃建設(shè)、電網(wǎng)改造和發(fā)展規(guī)劃同步,并相互協(xié)調(diào)配合,實(shí)現(xiàn)整體投資的綜合優(yōu)化;(3)規(guī)劃的系統(tǒng)和設(shè)備必須滿足各種接口標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性要求;盡量發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)施的作用,最大限度地利用原有資源,非標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)可通過(guò)必要轉(zhuǎn)換接入標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng) 盡量延長(zhǎng)可用期限;(4)智能化電網(wǎng)的信息分為實(shí)時(shí)、管理和網(wǎng)際三個(gè)層次,信息管理應(yīng)具有不同層次的安全保護(hù)措施,以保證配網(wǎng)自動(dòng)化的正常工作,尤其應(yīng)確保實(shí)時(shí)系統(tǒng)的安全;(5)智能化電網(wǎng)需的基礎(chǔ)設(shè)備和裝置,應(yīng)貫徹先進(jìn)、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方針。
國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的規(guī)劃技術(shù)主要可以分為負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力電量平衡、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃以及電氣計(jì)算等方面,下面對(duì)上述方面分別分析。
負(fù)荷預(yù)測(cè)是進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)工作也是前期工作,正確的負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠使施工設(shè)計(jì)人員科學(xué)合理地布置電源點(diǎn)、確定電網(wǎng)規(guī)劃的規(guī)模等,因此要結(jié)合電力的負(fù)荷特性的原因,針對(duì)不同的電力系統(tǒng),以及不同時(shí)期、不同地域選擇合適的預(yù)測(cè)方法。
隨著科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步,目前普遍采用灰色預(yù)測(cè)法、模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法以及專家預(yù)測(cè)法等。模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法是通過(guò)對(duì)歷史的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提煉,制定出典型的模型,然后通過(guò)負(fù)荷變化的主要因素,對(duì)未來(lái)的發(fā)生狀態(tài)進(jìn)行判定,從而選擇合理的預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的。在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí),選擇用電量的增長(zhǎng)量為被預(yù)測(cè)值,國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)總值、人口增長(zhǎng)值、各產(chǎn)業(yè)總值作為影響用電量發(fā)生變化的因素。以歷史環(huán)境和電量的增量為模型,建立未來(lái)被測(cè)的歷史環(huán)境因素的特性,從而在模型中選出最接近的歷史環(huán)境,確定電量的增加。由于模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法不是在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推進(jìn),而是根據(jù)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)用電量,將回歸分析法和模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法進(jìn)行結(jié)合使用非常有效。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是城市進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃的主要工作任務(wù),在結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí),要滿足電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,并且還必須考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃因素和變電站的容載比等技術(shù)環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的算法較多,但是應(yīng)用最為廣泛的是在遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。
遺傳算法是控制理論和生物遺傳學(xué)研究的成果,是從自然遺傳中演變來(lái)的一種準(zhǔn)確的算法,把他應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作中,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化的目的。具體可以分為以下幾個(gè)步驟:(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段,首先要確定好發(fā)電廠的建立位置,相關(guān)電力設(shè)備的元件電阻信息、電抗信息和允許最大溫度極限的信息等;(2)編碼階段,根據(jù)各個(gè)階段的控制變量信息進(jìn)行編碼操作;(3)確定評(píng)價(jià)函數(shù),必須考慮到所有因素的評(píng)價(jià),把外界環(huán)境的影響因素考慮進(jìn)去,并把所有的影響因素準(zhǔn)確地寫(xiě)入函數(shù)表中;(4)遺傳操作,在進(jìn)行充分的交叉變異操作后,最后逐漸形成整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
電氣計(jì)算主要包括以下幾個(gè)方面:潮流計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算以及斷路電流計(jì)算等。運(yùn)行模式采用的是一種輔助計(jì)算機(jī)手段,對(duì)系統(tǒng)中多種運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行模擬計(jì)算,從而效驗(yàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的可行性。用未來(lái)的網(wǎng)架方案和規(guī)劃的預(yù)測(cè)負(fù)荷對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行檢查,實(shí)際上就是對(duì)未來(lái)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬運(yùn)行。在模擬運(yùn)行完成后,能夠明確網(wǎng)絡(luò)的供電能力、電壓水平、潮流流向、網(wǎng)損等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息,從而對(duì)規(guī)劃中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。還可以對(duì)已經(jīng)確定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行短路計(jì)算,以效驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的短路電流水平,并為電力設(shè)備型號(hào)的選擇和運(yùn)行方式等提供計(jì)算依據(jù)。
實(shí)現(xiàn)設(shè)施智能、服務(wù)便捷、電網(wǎng)交互、綠色高效的城市智能電網(wǎng),做好城市智能電網(wǎng)規(guī)劃工作尤為重要。上文對(duì)城市電網(wǎng)的規(guī)劃原則、技術(shù)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,為支持智慧城市建設(shè),編制科學(xué)的、符合實(shí)際的、具有前瞻性的城市智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃提供有益的借鑒。
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