中國(guó)南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 陶毅剛 李小偉 張俊成 譚曉虹 崔志威 李镕耀

2009年國(guó)家電網(wǎng)公司提出了智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，即要以建設(shè)特高壓工程為骨干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，各級(jí)電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展的智能電網(wǎng)。由此智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)成為國(guó)家電網(wǎng)公司重視的一個(gè)重要內(nèi)容，也成為新時(shí)期城市電網(wǎng)規(guī)劃和改造的一個(gè)重要課題。城市電網(wǎng)是城市供電各級(jí)電壓電網(wǎng)的統(tǒng)一稱呼，也是國(guó)家電網(wǎng)重要負(fù)荷集中中心。城市規(guī)劃是城市總體發(fā)展規(guī)劃的重要組成，在智能電網(wǎng)的深入發(fā)展下，城市電網(wǎng)的規(guī)劃改造開(kāi)始得到人們的重視。文章結(jié)合智能電網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)涵和基本要求，就如何借助智能電網(wǎng)更好的規(guī)劃和改造城市配網(wǎng)進(jìn)行探究。

1 智能配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的現(xiàn)狀、原則及應(yīng)用技術(shù)

智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比具備以下優(yōu)勢(shì)：智能配電網(wǎng)具備較強(qiáng)的自愈能力，在使用時(shí)能解決供電不穩(wěn)定的問(wèn)題；智能電網(wǎng)的安全性較高，在使用時(shí)能更好抵抗自然災(zāi)害，在出現(xiàn)電力系統(tǒng)故障時(shí)能更好規(guī)避停電問(wèn)題；支持分布式電源的大量接入，也能實(shí)現(xiàn)可再生能源的隨插隨用；支持用戶間的互動(dòng)交流，根據(jù)用戶的電量使用情況來(lái)分階梯的收費(fèi)；能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的可視化管理，在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中可全面收集整理電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)督和風(fēng)險(xiǎn)防控分析[1]。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)依靠用戶投資建設(shè)，而用戶的投資建設(shè)管理往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的統(tǒng)一規(guī)劃管理，在配電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中有很多項(xiàng)目都無(wú)法順利實(shí)施，地下管線更是無(wú)法隨意設(shè)定，配網(wǎng)資產(chǎn)無(wú)法根據(jù)需要來(lái)提取使用，最終對(duì)配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了比較大的負(fù)擔(dān)。電力公司平時(shí)的電網(wǎng)規(guī)劃管理工作局限在35千瓦以及以上的電網(wǎng)規(guī)劃，在電網(wǎng)規(guī)劃管理的時(shí)候重點(diǎn)考察各個(gè)地區(qū)變電站容量是否滿足快速增長(zhǎng)的電力負(fù)荷的使用要求，對(duì)10千瓦電網(wǎng)的規(guī)劃比較局限在現(xiàn)有的理論和技術(shù)層面，隨機(jī)應(yīng)變性較差[2]。

電網(wǎng)改造規(guī)劃現(xiàn)狀：現(xiàn)階段城市電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的制定和城市發(fā)展建設(shè)步伐、基本需求不相適應(yīng)，城市電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也很難和城市發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)適應(yīng)。同時(shí)城市化進(jìn)程的加快也對(duì)城市電網(wǎng)的規(guī)劃管理加大了負(fù)擔(dān)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)城市電網(wǎng)電源點(diǎn)的科學(xué)分析和管理。最終導(dǎo)致城市網(wǎng)絡(luò)電源點(diǎn)的規(guī)劃落后于城市建設(shè)，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)備老化嚴(yán)重，城市電網(wǎng)改造困難[3]。

電網(wǎng)改造規(guī)劃原則：城市電網(wǎng)規(guī)劃改造的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的科學(xué)使用，根據(jù)城市化建設(shè)發(fā)展需要打造出運(yùn)行安全、可靠，兼具環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的城市電網(wǎng)，從而不斷提升城市電網(wǎng)的供電能力，充分滿足城市發(fā)展需要。在新時(shí)期，城市電網(wǎng)規(guī)劃要堅(jiān)持遠(yuǎn)近結(jié)合、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的發(fā)展原則，將城市電網(wǎng)規(guī)劃管理和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要相結(jié)合，在不同的階段制定出不同時(shí)期的發(fā)展計(jì)劃。新形勢(shì)下城市電網(wǎng)改造規(guī)劃要達(dá)到以下的水平：經(jīng)過(guò)改造之后的城市電網(wǎng)要具備持續(xù)性的供電能力[4]；經(jīng)過(guò)改造后的城市電網(wǎng)擁有科學(xué)合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；經(jīng)過(guò)改造之后的城市電網(wǎng)能做到上下級(jí)的互相協(xié)調(diào)；改造后的城市電網(wǎng)輸配電投資規(guī)模和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模相適應(yīng)；城市電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)符合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

配電自動(dòng)化技術(shù)。配電自動(dòng)化是智能配電網(wǎng)發(fā)展管理的一個(gè)基礎(chǔ)力量，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中會(huì)應(yīng)用多種通信方式來(lái)監(jiān)督控制配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并通過(guò)和其他關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的緊密結(jié)合來(lái)提升電力資源的綜合利用率。配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)具備數(shù)據(jù)信息的收集整理、監(jiān)督控制、電壓管理等功能，即能夠?yàn)楦鱾€(gè)領(lǐng)域發(fā)展需要來(lái)為其提供持續(xù)性的電力資源支持[5]。

分布電源接入技術(shù)。分布電源在接入到配電網(wǎng)中后，配電網(wǎng)會(huì)從單方向的輻射結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N多方向的多元化輻射結(jié)構(gòu)。配電結(jié)構(gòu)的改變也會(huì)影響配電設(shè)備的選擇和使用，在分布式電源達(dá)到一定接入數(shù)量后會(huì)引起諧波和三相電壓使用不平衡問(wèn)題。為能夠規(guī)避這個(gè)問(wèn)題，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的過(guò)程中需加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)、配網(wǎng)無(wú)功平衡的重視[6]。

微網(wǎng)技術(shù)。整合了發(fā)電機(jī)裝置、負(fù)荷承載裝置、儲(chǔ)能裝置、控制裝置，在整合這些裝置后打造出一個(gè)獨(dú)立的供電系統(tǒng)，使得配電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中擁有一個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)支持。整合設(shè)備會(huì)和配電網(wǎng)形成一種互相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行模式，在電力資源管理方面體現(xiàn)出了交互性、靈活性的特點(diǎn)。

2 智能電網(wǎng)發(fā)展下城市配網(wǎng)的規(guī)劃

加強(qiáng)對(duì)電力需求負(fù)荷分布情況的分析。在城市電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中，負(fù)荷分布預(yù)測(cè)是一項(xiàng)十分重要的工作內(nèi)容。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響下，我國(guó)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和城市電網(wǎng)發(fā)展間存在一些不相適應(yīng)的問(wèn)題，電力負(fù)荷分布預(yù)測(cè)成為當(dāng)前城市發(fā)展規(guī)劃需要思考和解決的問(wèn)題。以往對(duì)電網(wǎng)預(yù)測(cè)的主要方式包含電力彈性系數(shù)法、回歸分析法、單耗法等，但隨著城市電網(wǎng)的發(fā)展，這些傳統(tǒng)分析方式不再能夠滿足城市電網(wǎng)規(guī)劃需要。基于10kV配電網(wǎng)在城市的應(yīng)用，在電網(wǎng)布局前需提前對(duì)電力負(fù)荷情況進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果優(yōu)化電力布局，并根據(jù)不同區(qū)域的電力使用需要來(lái)設(shè)立不同的電網(wǎng)配電模式[7]。

選擇適合的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在城市化進(jìn)程的加快下要求智能電網(wǎng)的發(fā)展要和城市發(fā)展相適應(yīng)。在城市電網(wǎng)的規(guī)劃管理中需實(shí)施分層次、分區(qū)域的電力資源使用管理策略，根據(jù)地區(qū)的用電需求來(lái)科學(xué)合理的設(shè)置電壓等級(jí)，確保電源和負(fù)荷的平衡。一般情況下，電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和電壓等級(jí)、負(fù)荷數(shù)量、位置、電源點(diǎn)存在關(guān)聯(lián)，根據(jù)這些關(guān)聯(lián)要素的關(guān)系形成幾種電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：放射式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。放射式電網(wǎng)是一種比較簡(jiǎn)單的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在使用時(shí)具備控制方便、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但由于其屬于單回線供電模式，運(yùn)行可靠性不高；鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)架構(gòu)。能容納多個(gè)電氣設(shè)備，是一種放射性電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但由于其電源單一運(yùn)行可靠性不高；多電源環(huán)式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和串聯(lián)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)部元件薄弱，整體性能不高。

打造節(jié)能、綠色、環(huán)保城市電網(wǎng)?，F(xiàn)代化智能電網(wǎng)的建設(shè)要始終具備節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。為達(dá)到這種發(fā)展目標(biāo)，在城市電網(wǎng)規(guī)劃管理的過(guò)程中需從多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)的建設(shè)，多方面考慮新能源在電網(wǎng)運(yùn)行管理中的作用，合理優(yōu)化配置各個(gè)電網(wǎng)資源，節(jié)省電網(wǎng)運(yùn)行的管理成本。

新能源對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響。新能源的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生了深刻的影響，就此要求智能電網(wǎng)不僅要和城市電網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)，而且還需具備接納新能源的能力，根據(jù)城市化進(jìn)程發(fā)展需要來(lái)打造出一種互動(dòng)、協(xié)調(diào)的能源發(fā)展模式。城市智能電網(wǎng)的發(fā)展要和新能源變動(dòng)需求適應(yīng)，在技術(shù)和設(shè)備方面持續(xù)推陳出新，從而提升城市配電網(wǎng)的兼容性和安全可靠性。分布式能源包含生物能、風(fēng)能、太陽(yáng)能，基于能源的特點(diǎn)，分布式電源在接入時(shí)要確保接入線的容量超過(guò)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(wǎng)系統(tǒng)需要電源開(kāi)關(guān)并網(wǎng)時(shí)需對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果實(shí)施必要的保護(hù)，在分布式電源出現(xiàn)故障的時(shí)候及時(shí)找到故障的根源，由此解決故障問(wèn)題。

積極推進(jìn)城市配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展。為能提升智能電網(wǎng)管理水平需在智能電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中因地制宜的規(guī)劃城市電網(wǎng)管理，增強(qiáng)城市電網(wǎng)規(guī)劃的安全性、合理性、可靠性。在城市智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中還需考慮智能電網(wǎng)的社會(huì)適應(yīng)性，按照經(jīng)濟(jì)可靠的原則來(lái)選擇智能電網(wǎng)運(yùn)行管理設(shè)備；積極推進(jìn)數(shù)字化智能電網(wǎng)建設(shè)。和一般意義上的電網(wǎng)運(yùn)行相比，智能電網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的溝通交流，并通過(guò)專業(yè)的通信端口來(lái)轉(zhuǎn)化和管理應(yīng)用各類信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)信息的統(tǒng)一化、規(guī)范化管理；第四，打造節(jié)能環(huán)保的綠色網(wǎng)絡(luò)。在城市智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中要綜合考慮工程噪聲、電磁場(chǎng)、通信信號(hào)對(duì)電網(wǎng)信號(hào)的干擾，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。

綜上，伴隨智能電網(wǎng)在城市建設(shè)中的發(fā)展，國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)改造也制定了一系列關(guān)聯(lián)的規(guī)定，規(guī)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(wǎng)線損率不能超過(guò)5%。但是從當(dāng)前發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)城市電網(wǎng)的線損率一般都超過(guò)了5%的比例，且在配網(wǎng)線損中中低壓配網(wǎng)的線損率超過(guò)60%的比例。在對(duì)這一現(xiàn)象深入分析之后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這類問(wèn)題的原因是在電網(wǎng)中使用了比較多的高損耗變壓器，加上設(shè)備的老化和負(fù)荷的超載也無(wú)形中加劇了問(wèn)題發(fā)生的嚴(yán)重性。為能解決這些問(wèn)題，文章結(jié)合智能電網(wǎng)的發(fā)展內(nèi)涵和發(fā)展優(yōu)勢(shì)，立足于當(dāng)前城市配網(wǎng)管理實(shí)際，就智能電網(wǎng)發(fā)展下城市配網(wǎng)的規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了探究，旨在能夠使得智能電網(wǎng)更好的適應(yīng)城市化發(fā)展要求。