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新型电力系统下的配电网规划与运行优化关键技术研究及应用

谢琪
  
富网媒体号
2024年153期
广东电网公司河源供电局 517000

摘要:近几年,我国各大能源企业纷纷出台了新型电力系统计划,通过科技创新、新技术运用等手段,提高了电网运行水平,为新能源大规模推广提供了保障。其中,变电站的选址、定容、电缆的选择与配置、电网结构的优化等,都要按照负荷要求,进行科学规划与运行。本文在分析新型电力系统发电技术特征的基础上,对配电网在电力系统中所扮演的角色进行了简要的介绍,并对其关键技术的应用进行了综合分析。

在世界能源转型的背景下,我国正在积极推进“双碳”战略,促进了能源结构的深度变化。其中,对配电网进行优化和改造是其中一个重要方面。在电力系统中,配电网是极为关键的一环,如何有效地提高配电网的自适应能力,增强其运行过程的稳定性,是一个需要深入探究与分析的课题。随着再生能源的大量接入,配电网的最优配置对新能源消纳至关重要,对保障电网的可持续发展具有重要意义。

1新型电力系统技术特征

当下,可再生能源的消耗在原有的电力消耗基础上逐渐增加,逐步发展为电力市场的新的消费增长点。在采用碳捕获这样的低碳技术的同时,配电网络将逐步形成由电量供给为主向电力供应为主转变的新格局。以下阐述了新型电网的技术特点。

(1)在电网侧,新一代电网具有较高的传输效率和更高的功率密度,再生能源的跨区域传输已成为一种重要的电能传输方式。这主要是由于新能源大规模接入及灵活传输技术的普及,对电网的动态性能产生了一定的影响。此外,传统的“集中式电网”将不能适应新能源的需求,而向小型化、分布式电源发展。

(2)在电源侧,借由全息感知、智能解析、精确调控与预测等不同功能,为各类能源的有序发展提供了有力支撑。

(3)在用户侧,持续提高替换深度的广度。以电能为核心,实现电、热、冷等多变量的聚集,减少电力传输环节的能耗。通过与新型负荷和储能设备的耦合,对不同类型负荷进行分级管理,指导各种负荷资源的需求响应。

(4)在负荷侧,对新型电力系统的相关数据进行互动共享,充分发掘其价值,提高智能互动、用户用能状况的综合感知能力,实现对各种用能设施的高效、便利接入。

2配电网在电力系统中的作用

配电网在电力系统运行过程意义重大,它将电力从电厂输送到变电所和配电站,再分配给最终用户。配电网通过互联、切换等方式,实现了对电网潮流走向及负载转移的调控,保证了电能按需高效配置和整个电网的高效运转。另外,配电网的设计还必须适应用电峰值及负荷的变化,维持电网电压的稳定性,避免设备的损害,以及保障供电的连续性。在此基础上,提出一种新的配电方式,即根据用户的实际情况,进行合理的配电设计。以传统配电网为基础的,通过对传统配电网的优化与加强,达到更加高效、灵活的用电调度。

3新型电力系统下配电网规划与运行技术应用

3.1智能配电网技术

在配电网中,所产生的数据种类繁多、复杂,而智能配电技术的运用,能够充分地采集各种数据信息,将这些数据进行整理和归类之后,如果出现与预设值不相符的情况,将以可视化形式给出提示。通过查询和显示的结果,可以让工作人员对配电网中可能出现的问题进行及时检测,以便能够有针对性地对其进行处理。同时,在配电网的自动化生产和输送过程中,实施有效的自动化管理与控制,最大限度地满足人民群众用电的需要。

3.2可再生能源并网技术

为更好地实现可再生能源消纳目标,我国正积极进行非水电新能源接入有关的研究。一是可再生能源接入用户。在未接入电网的情况下,当供电负荷增加时,用户端电压下降;相反,当可再生能源接入配网时,若配电网之间的距离过大,线路阻抗增加会导致电压升高。二是在变电站内直接接入再生能源。在再生能源接入电网的过程中,为防止其他系统对电网的干扰,需要对新能源的接入方式进行调整,通常将再生能源与变电站并联。但这一实践常常需要对可再生资源的选址进行重新规划,并且将可再生资源设置在变电站附近;另外,在分散电源和变电所之间,还需建设一条联络线。

3.3自动巡检技术

由于配电网中的架空线路分布广泛,线路也比较复杂,因此,人工巡检存在着一定的缺陷。在日常巡查、事故专项巡查、项目竣工验收等方面,利用无人机图像采集、AI识别算法、航路规划等技术手段,构建自动巡检体系。相对于传统的手工巡检,无人机巡检不受限于地理环境,同时,智能算法还极大地提高了对危险的探测能力。

通过对配电网机房环境监测与智能巡检机器人的运用,可以有效地改善传统模式下,依靠人工巡查导致的低效、不能实时监测的难题,提升配电机房的数字化水平与全向监测的自动化水平,监测设备运行过程,降低配电机房的故障率。在物联网和边缘计算等技术的基础上,配电网的室内环境监控系统采用了在线监控方式,通过光纤或者无线公共网络等通讯手段,向后台实时传送监控数据和报警信息,可以对配电房设备和环境的运行状况进行监控和报警,提高配电房的透明度。

3.4储能技术与应用

采用储能技术,在电网运行过程中,通过快速充电、放电等方式,实时调节电网的频率变化,有效地缓解了负荷和电源的供需矛盾。从电压稳态角度看,蓄能技术可以在电网有功变动时保持电压稳定,显著改善供电品质。同时,利用能量存储技术,可以为电网阻塞地区提供临时性的电力储备,对于消纳当地新能源、减轻传输阻塞、减少电网投入具有重要意义。

(1)电力网络调峰:储能系统可通过“高储”“低排”的方式,灵活地调整负载,从而减少负荷的峰谷差异,达到对电网的负荷等级进行调控,并对其进行负载切换。

(2)减轻输电和配电方面的阻碍:在输电线路的前端,装设有蓄电装置,当电网发生故障时,将多余的电量存储起来,并在随后的用电短缺时进行调配和使用,以补充所缺的电量。

(3)延迟输电和配电设施扩建进度:对于电网高峰时段,当电网本身的容量无法满足电网需求时,用户侧的储能可以有效地缓解电网的电力短缺,在满足负荷侧要求的同时,在一定程度上延迟了配电网的升级改造周期,合理设计配电网的资源投入,并能有效地降低电网的容量。对于需要直流电源的客户,通过建立蓄能装置,并与UPS构成组合,使其能够正常供电,保证开关器件的正常运行。

(4)无功支持:电力系统无功支持是提高供电侧及输电端供电品质的一种手段。利用动态逆变器、通讯及控制装置,使蓄电池能够通过调整无功输出实现输电线上的电压调整。

结语

当前,电力产业布局、市场主体以及社会公众对电力供给等基本保障能力的关注日益增加。配电网是以用户为中心的基础设施,迫切需要加速提高其容量与交互能力,增强其对供电可靠性的保证,促进其从单一的电力供应向清洁低碳新能源的消纳型、多层次的互动平台转化。在新能源体系的构建中,未来的配电网整体上将会出现多层次布局、局部交直流混合的网络结构。

参考文献

[1]唐巍,张起铭,张璐,等.新型配电系统多层级交直流互联理念、关键技术与发展方向[J].电力系统自动化,2023,47(06):2-17.

[2]徐全,雷金勇,袁智勇.基于同步量测的配网态势感知技术在新型电力系统中应用与展望[J].南方电网技术,2023,17(01):136-143.

[3]杨欣,种亚林,陈竹.新型电力系统背景下考虑源荷的配电网规划策略优化研究[J].山西电力,2022,(05):58-62.

[4]陈海东,王鑫,王勇,等.考虑源荷两侧不确定性及其相互影响的配电网低电压综合治理规划[J].电力电容器与无功补偿,2021,42(06):173-183.

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