程 卓 曾偉東 舒 舟 廖 威 林育藝

（深圳供電局有限公司）

0 引言

智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容，通過城市智能電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)，可以達(dá)到智能化供電設(shè)施、便捷化公共服務(wù)、綠色化能源利用，形成高效而優(yōu)質(zhì)的城市能源供給利用體系與服務(wù)體系，達(dá)到城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。對(duì)此，在智慧城市建設(shè)中，要加大對(duì)城市智能電網(wǎng)建設(shè)與規(guī)劃的重視程度，以智能電網(wǎng)低碳化為目標(biāo)，不斷提高智能電網(wǎng)的供能效率，制定科學(xué)合理的智能電網(wǎng)規(guī)劃方案，提高城市智能電網(wǎng)規(guī)劃的前瞻性和導(dǎo)向性，進(jìn)而推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。在這樣的環(huán)境背景下，探究城市智能電網(wǎng)規(guī)劃原則及技術(shù)辦法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市智能電網(wǎng)規(guī)劃的原則

1.1 以頂層設(shè)計(jì)為目標(biāo)

在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，涉及到的內(nèi)容比較廣泛，具體包括配電自動(dòng)化、微電網(wǎng)并網(wǎng)、分布式電源、雙向互動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)、智能用能服務(wù)系統(tǒng)、信息化應(yīng)用等專業(yè)的內(nèi)容，涉及到的專業(yè)種類多，這就需要工作人員以頂層設(shè)計(jì)為主，引導(dǎo)城市智能電網(wǎng)規(guī)劃方向。在研究智能電網(wǎng)規(guī)劃中，要以宏觀角度著手，以電力系統(tǒng)、用戶、社會(huì)等三個(gè)層次為核心進(jìn)行規(guī)劃，依托于現(xiàn)有電網(wǎng)和城市能源保障，通過通信技術(shù)，構(gòu)建無線公網(wǎng)和電力光纖等用電網(wǎng)絡(luò)體系，配合電網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)，達(dá)到電力流、業(yè)務(wù)流和信息流的統(tǒng)一調(diào)配。

1.2 以逐步開展為手段

在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，由于投資總額大、涉及面廣，需要工作人員結(jié)合各個(gè)區(qū)域的用電需求，考慮現(xiàn)有配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備的使用情況，繪制規(guī)劃路線，堅(jiān)持以逐步開展為手段的規(guī)劃原則，分步實(shí)施，最終實(shí)現(xiàn)城市智能電網(wǎng)的規(guī)劃目標(biāo)。第一，工作人員要統(tǒng)一規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃方案進(jìn)行分布實(shí)施，防止由于系統(tǒng)發(fā)展或是技術(shù)更新造成的重復(fù)性建設(shè)；第二，城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中，必須考慮到城市規(guī)劃建設(shè)和電網(wǎng)改造要求，三者相互協(xié)調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目綜合效益的最大化；第三，在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中，電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行必須符合接口標(biāo)準(zhǔn)化與開發(fā)化要求，非標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)接入時(shí)，必須轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行壽命和可用期限。

2 城市智能電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)方法

2.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)

負(fù)荷預(yù)測(cè)是城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中的有效技術(shù)方法，在前期開展中必須依托于電網(wǎng)規(guī)劃，以此為根據(jù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，幫助施工人員和設(shè)計(jì)人員精準(zhǔn)布設(shè)電源點(diǎn)，計(jì)算電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)模，按照電力負(fù)荷特性，結(jié)合不同電力系統(tǒng)和不同地區(qū)，選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)荷預(yù)測(cè)方式。當(dāng)前，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法包括灰色預(yù)測(cè)法、專家預(yù)測(cè)法、模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法，其中模糊聚類識(shí)別預(yù)測(cè)法就是以歷史數(shù)據(jù)信息為參考依據(jù)，構(gòu)建典型預(yù)測(cè)模型，分析和研究負(fù)荷變化情況和影響負(fù)荷變化的因素，判斷未來負(fù)荷變化走勢(shì)和發(fā)生狀態(tài)，選擇最佳的預(yù)測(cè)模型，達(dá)到負(fù)荷預(yù)測(cè)的最佳效果。在實(shí)際使用中，以用電量增長(zhǎng)值為預(yù)測(cè)值，以國內(nèi)生產(chǎn)值、產(chǎn)業(yè)總值和人口增長(zhǎng)值為用電影響因素，構(gòu)建歷史環(huán)境與電量增長(zhǎng)模型，確定未來被測(cè)歷史環(huán)境因素，在模型中選擇最為接近的歷史環(huán)境，計(jì)算增加的用電量。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃

在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中，以智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為主要任務(wù)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，要保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃因素與變電站容載比，引入遺傳算法開展智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃工作。遺傳算法依托于控制理論與生物遺傳學(xué)理論，由自然遺傳逐漸推演出的準(zhǔn)確算法，將其引入到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，可以達(dá)到電網(wǎng)無功優(yōu)化的效果，具體如下：①根據(jù)智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)信息，確定發(fā)電廠地理位置，準(zhǔn)備電力設(shè)備中的元件電阻信息、最大溫度極限信息、電抗信息；②開展編碼工序，結(jié)合控制變量信息，對(duì)電網(wǎng)元器件設(shè)備進(jìn)行編碼操作，構(gòu)建自動(dòng)化運(yùn)行流程；③構(gòu)建評(píng)價(jià)函數(shù)，將所有評(píng)價(jià)因素納入到評(píng)價(jià)函數(shù)中，綜合考量外界環(huán)境因素對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行的影響，并將其編入到函數(shù)表中；④開展遺傳操作，通過交叉變異操作，逐步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達(dá)到智能電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)。

2.3 電氣計(jì)算

在電氣計(jì)算中，工作人員要做好潮流計(jì)算、斷路電流計(jì)算和穩(wěn)定性計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)輔助啟動(dòng)運(yùn)行模型，對(duì)智能電網(wǎng)中的電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備開展模擬計(jì)算，驗(yàn)證和判斷智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可行性。在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中，利用預(yù)測(cè)負(fù)荷的方式檢測(cè)電力網(wǎng)架，模擬運(yùn)行規(guī)劃中的智能電網(wǎng)，從智能電網(wǎng)模擬構(gòu)架運(yùn)行中，判斷未來建成電網(wǎng)的供電能力、網(wǎng)損情況、電壓水平和潮流流向等參數(shù)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中的問題，提出合理的解決方案。同時(shí)，在電氣計(jì)算中，要根據(jù)已確定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，優(yōu)化短路計(jì)算，判斷智能電網(wǎng)短路電流水平，以此為依據(jù)，選擇電力設(shè)備型號(hào)與運(yùn)行方式，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

3 案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

在配電網(wǎng)智能化建設(shè)中，計(jì)劃用清潔型分布式能源結(jié)構(gòu)，減輕供電負(fù)擔(dān)，達(dá)到電力負(fù)荷用戶減負(fù)的效果，解決城市電網(wǎng)中傳統(tǒng)能源供電的弊端，符合國家配電網(wǎng)建設(shè)要求。但是在實(shí)際運(yùn)行中，其分布式電源分散接入缺少穩(wěn)定性，在微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)絡(luò)的過程中，分布式電源影響配電網(wǎng)的運(yùn)行，增加了網(wǎng)損，進(jìn)而使得電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性大大降低，無法達(dá)到電壓穩(wěn)態(tài)分布。

3.2 規(guī)劃思路

在該智能電網(wǎng)規(guī)劃中，依托于智能負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)確定配電線路關(guān)鍵站點(diǎn)，站在長(zhǎng)期角度上，構(gòu)建供電安全穩(wěn)定的中壓配電系統(tǒng)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制和降低網(wǎng)損和線損，使得配電網(wǎng)由近期運(yùn)行過渡到遠(yuǎn)期運(yùn)行。對(duì)此，在智能電網(wǎng)規(guī)劃中，確定以下規(guī)劃思路：①以解決傳統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)缺陷和線路負(fù)載率高的問題為目標(biāo)，使得線路通過“N－1”校驗(yàn)，剔除智能電網(wǎng)運(yùn)行中的重過載線路，選擇大截面導(dǎo)線，使得高損配電更換率達(dá)到100%；②要提高各個(gè)變電站的用電互供能力，支持上級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行，達(dá)到輻射線路智能化改造；③選擇絕緣架空線，不斷增加配電網(wǎng)絕緣化率，以此強(qiáng)化智能電網(wǎng)供電中的自動(dòng)化水平與供電穩(wěn)定性。

3.3 規(guī)劃方法

將供電區(qū)域根據(jù)用電量和用電要求，劃分為A、B、C三類供電區(qū)域，堅(jiān)持安全原則下，A類供電區(qū)域必須符合“N－1”供電智能技術(shù)要求，B類用電區(qū)域可符合“N－1”供電智能技術(shù)要求，C類供電區(qū)域可以不符合“N－1”供電智能技術(shù)。結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接線，選擇110kV配電網(wǎng)典型接線方式。具體情況如下：①在A類供電區(qū)域中，變電站布點(diǎn)比較均勻，間隔利用率較高，判斷A類供電區(qū)域智能配變?nèi)萘窟m當(dāng)，選擇單輻射線路過渡接線方式，提高A類供電區(qū)域供電的穩(wěn)定性和安全性，達(dá)到單雙側(cè)電源單環(huán)網(wǎng)絡(luò)接線方式；②在B類供電區(qū)域中，整體供電負(fù)荷密度低，故選擇單輻射線路逐漸過渡為單環(huán)網(wǎng)目標(biāo)的接線方式，與A類供電區(qū)域相同的是，選擇單雙側(cè)電源單環(huán)網(wǎng)供電方式，達(dá)到兩種接線方式共同運(yùn)行的狀態(tài)；③在C類供電區(qū)域中，由于供電范圍較大，整體供電負(fù)荷密度低，供電用戶基本為分散狀態(tài)，故選擇單輻射線路過渡為單環(huán)網(wǎng)接線方式，即為雙接線模式運(yùn)行。

3.4 電網(wǎng)接線設(shè)計(jì)

由于用電負(fù)荷密度逐漸增加，明確中壓配電網(wǎng)供電安全指標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)線路進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，選擇電纜取替原有的架空線路，形成配電網(wǎng)主干結(jié)構(gòu)。

（1）單輻射接線設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)架空接線連接方式的基礎(chǔ)上，減少配電線路，為智能化標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)條件，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。在小型分布式電源中，增加接線負(fù)荷，連接單電源，且保持原有的自動(dòng)化保護(hù)配置系統(tǒng)。在電纜替換中，一旦由于操作不當(dāng)導(dǎo)致配電網(wǎng)故障，則需要考量供電長(zhǎng)度和電纜線故障率，無須預(yù)留備用容量。

（2）“N－1”主備接線設(shè)計(jì)

該接線方式要預(yù)留備用容量，這是因?yàn)檫@種接線方式主要利用線路相互備用的方式提高線路利用效率，以保證供電穩(wěn)定和安全性。在“N－1”主備接線設(shè)計(jì)中，選擇“3－1”、“4－1”接線方式，這種接線方式可以提高線路利用率，便于擴(kuò)展。例如，在“3－1”接線設(shè)計(jì)中，備用接線方式以饋線連接線路末端安裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)為主，將第二聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接其他線路，形成分段聯(lián)絡(luò)模式，將線路載流量提高到70%以上。

4 結(jié)束語

綜上所述，在城市智能電網(wǎng)規(guī)劃中，要以頂層設(shè)計(jì)為目標(biāo)，以逐步開展為手段，通過負(fù)荷預(yù)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、電氣計(jì)算等方式進(jìn)行城市智能電網(wǎng)規(guī)劃，結(jié)合供電區(qū)域的具體情況，優(yōu)化電網(wǎng)接線設(shè)計(jì)，提高智能電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和安全性。