智能配電網優(yōu)化調度技術應用探討

廣東電網有限責任公司汕頭供電局 廣東 汕頭 515000

引言

配電網作為有效連接電網和電力負荷的橋梁，是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，在配電網智能調度的前提下，能夠促進電力產業(yè)的飛速發(fā)展，保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長期、高效地運行。僅依靠傳統(tǒng)的配電網調度不能滿足智能電網的需求，傳統(tǒng)配電網調度不僅工序復雜，同時在日常運行的過程中還需要經常維修，需要消耗大量的人力、物力和時間?，F(xiàn)如今我國智能電網發(fā)展迅速，進一步促進配電網智能調度的發(fā)展就顯得十分重要，因此，需要牢牢把握住其關鍵技術，通過關鍵技術推動智能電網的良性發(fā)展。

1 智能配電網的概念和應用意義

配電系統(tǒng)是整個電力系統(tǒng)中最末端的系統(tǒng)，主要包含了110kV及以下等級電網，在智能電網中，智能配電網作為其中最為重要的一個環(huán)節(jié)，是隨著市場發(fā)展需求對傳統(tǒng)配電網技術的升華產物。對其本質進行分析，其是結合了計算機技術、網絡通信技術和自動化控制技術的一種綜合性技術。在實際運用中，智能配電網有著較強的自愈性，同時也為供電系統(tǒng)的安全和整體質量起到了確保作用。另外，智能配電網技術可以形成可視化的配電網系統(tǒng)，方便人們進行管理，能使管理人員主動融入用電環(huán)節(jié)的監(jiān)管過程中，對于運行中產生的問題能夠及時有效地查找和排除，為配電網的安全可靠運行提供了堅實的基礎保障[1]。

智能配電網在配電網規(guī)劃中，由于其先進科學的監(jiān)管技術，在電網實際運行時起到了良好的監(jiān)控作用，對于降低設備損耗、優(yōu)化電網資源和提高運行效率都起到了良好的作用，進一步增加了電網系統(tǒng)的經濟效益；智能配電網在保障用戶基本需求的同時，為用戶提供了更為優(yōu)質的服務，避免了如斷電等不良情況的出現(xiàn)，為我國經濟穩(wěn)定發(fā)展提供了良好保障；由于智能配電網主要以新能源為主，從而避免了污染物質的排放，為保障環(huán)境質量起到了良好的促進作用，為可持續(xù)發(fā)展提供了良好保障。

2 智能配電網調度系統(tǒng)優(yōu)化目標

智能配電網的調度優(yōu)化方式主要包含分布式電源、多元化用戶負荷以及全面態(tài)勢感知等類型。在預測配電網的發(fā)展態(tài)勢時，可以采用配電網運行分析技術、綜合功率預測技術來準確獲取配電網運行的軌跡信息。在此基礎上，調度系統(tǒng)可以通過快速在線仿真功能，分析計算配電網指標，按照預先設定的控制策略，給出最優(yōu)調度方式，并對各執(zhí)行單元發(fā)出調度指令，實現(xiàn)配電網智能化控制。還可以根據實際運行經驗，不斷優(yōu)化、調整策略庫，提升調度系統(tǒng)的自動化、智能化水平。當配電網的智能調整無法滿足優(yōu)化調度時，再由調度員人工干預[2]。

3 智能配電網調度系統(tǒng)存在的問題

（1）系統(tǒng)靈活性欠佳。雖然目前智能技術發(fā)展迅速，智能電網調度系統(tǒng)開始引進越來越多的技術，使系統(tǒng)功能更加豐富化，但是對系統(tǒng)設計進行分析，實現(xiàn)一體化架構設計仍十分困難，難以完成多級調度和多專業(yè)覆蓋，不能滿足調度中橫向協(xié)同以及縱向貫通的要求。從另一個角度分析，因為深受其他因素的影響，調度機構及廠站在系統(tǒng)建設環(huán)節(jié)，所使用的技術繁多，不具統(tǒng)一性和規(guī)范性，多為獨立建設，聯(lián)系松散，設計不具規(guī)范化，實現(xiàn)信息數據共享較為困難。這也是調度系統(tǒng)不具靈活性的重要原因[3]。

（2）系統(tǒng)不具導向性和實用性。從配電網調度的角度展開分析，其調度業(yè)務應根據業(yè)務職業(yè)的差異性進行有效劃分，這一方法能夠使不同的業(yè)務部門分批發(fā)展，進而有助于確立一個合理的調度自動化系統(tǒng)業(yè)務導向。但是具體來說，因為在調度系統(tǒng)建設的早期階段，不具備一個宏觀規(guī)劃，同時基礎技術體系也不夠完善和統(tǒng)一，直接導致調度自動化系統(tǒng)功能的不健全，無法滿足調度方案、監(jiān)視技術、校正控制技術的要求，進而致使系統(tǒng)的業(yè)務導向越來越混亂，沒有一個明確統(tǒng)一的標準。從另一個角度展開分析，現(xiàn)如今我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，大量的信息技術涌出并被廣泛地應用于智能電網調度系統(tǒng)中，所以導致一些研發(fā)較早的系統(tǒng)實用性和功能性越來越差。例如一些系統(tǒng)中的新型技術已經完全取代了傳統(tǒng)應用，并且傳統(tǒng)技術不具有實用性。但是一些應用技術因為水平較低或者其他因素，在具體使用的過程中仍需要投入大量的人力、時間和物力去維護，這樣才能確保系統(tǒng)不發(fā)生故障。

（3）系統(tǒng)標準化推廣率較低。現(xiàn)如今電力技術發(fā)展迅速，電力系統(tǒng)也逐漸趨于完善，該過程中出現(xiàn)了諸多電網數據，因為系統(tǒng)標準化管理跟不上技術發(fā)展的步伐，導致模型數據不統(tǒng)一問題嚴重，因為功能獨立的模型不能滿足整體調度需要，彼此間獨立建設不利于相互聯(lián)系，導致系統(tǒng)標準化推廣率較低，不利于智能電網調度運行的發(fā)展。并且現(xiàn)如今電網調度愈發(fā)復雜，傳統(tǒng)的方式已無法滿足目前調度的要求。

4 智能配電網優(yōu)化調度關鍵技術

4.1 功率綜合預測技術

在配電網的調度過程中，需要及時預測負荷、電源的功率，并評估配電網的運行狀況，來提升調度管理效果。在實際應用中，對負荷和電源功率分別孤立預測，準確性較差，尤其是大型配電網。因此，在功率預測時，需要利用多種管理系統(tǒng)，采用大數據技術，將負荷和電源相結合進行功率綜合預測，提高預測精度[4]。

4.2 調度網絡優(yōu)化技術

智能配電網的優(yōu)化調度可以從網絡技術入手，結合電網供電能力開展配電網絡構架的梳理及優(yōu)化。按照時間維度確定不同周期的控制目標，并分別采取相應措施：超短期目標重點關注節(jié)點電壓、失電負荷、開關動作次數；短期目標重點關注日最低線損、開關動作次數以及最優(yōu)節(jié)點電壓；中長期目標重點關注月度最低線損、最優(yōu)節(jié)點電壓、最少開關動作次數。通過分別完成超短期、短期和中長期的調度目標來實現(xiàn)配電網優(yōu)化調度。

4.3 分布式電源優(yōu)化管理技術

近十年以來，配電網中以光伏發(fā)電和儲能為主的分布式電源日益增多，改變了原配電網的純負荷格局和潮流方向。在優(yōu)化調度過程中，需要充分考慮分布式光伏及儲能系統(tǒng)對配電網的潮流影響。分布式電源的優(yōu)化管理主要采用實時修正、短期調控兩種方式。結合電力用戶的需求側響應及對大型負荷的電力調度，達到提高分布式光伏消納能力、充分利用分布式光伏的日間出力特性和儲能系統(tǒng)“峰時放電，平谷段充電”的運行方式實現(xiàn)削峰填谷的調度效果。

4.4“源網荷”協(xié)調技術

智能配電網的電源、電網構架和負荷以空間維度進行區(qū)域內的互動。“源網荷”短期協(xié)調需要考慮區(qū)域內的電力電量平衡，“源網荷”長期協(xié)調需要綜合考慮可再生能源消納、線路損耗等因素。優(yōu)化調度需要建立不同類型的配電網拓撲結構以保證負荷多樣性，重點分析配電網區(qū)域內饋線間的相互支援以及配電網的整體平衡，提高配電網調度運行效率[5]。

4.5 智能在線仿真平臺

電網構架較為復雜：交直流線路混聯(lián)且有多種運行方式。現(xiàn)有調度仿真平臺存在穩(wěn)定性不足、離線仿真偏差大、在線仿真性能不足、預警功能不完善等問題。南方電網以分布式數據中心為平臺基礎，借助在線控制、仿真分析、決策輔助等智能化功能，實現(xiàn)調度工作轉型，由人工經驗分析轉向智能化調度。智能在線仿真平臺需要重點研究平臺構架、算法和計算機軟硬件，應用數字孿生、大數據、并行計算、內存計算等互聯(lián)網技術，完善實時仿真、自動預警、計劃編制、在線校核等功能。

4.6 節(jié)能環(huán)保調度技術

近年來，國家日益重視節(jié)能環(huán)保、降低能源結構中化石能源的消耗比例。電網企業(yè)需要全面分析管轄區(qū)域內的能源分布，研究電網與可再生能源的大規(guī)模融合。在編制節(jié)能發(fā)電計劃時，優(yōu)先調度水電、光伏、風電等清潔能源，并監(jiān)控碳排放。編制節(jié)能發(fā)電計劃時需網、省一體化，研究網損修正、安全約束、執(zhí)行效果評估、調度規(guī)則規(guī)范等技術，研究電源的碳排放或減排標準、運行特性及建模技術，實現(xiàn)常規(guī)能源與間歇式能源之間協(xié)調運行和優(yōu)化調度，實現(xiàn)地區(qū)電源結構優(yōu)化、智能配電網節(jié)能環(huán)保調度的目標[6]。

5 結束語

隨著科技的進步以及產業(yè)的發(fā)展，智能配電網的內涵以及功能不斷豐富。為了提高電網調度運行效率和安全可靠性，電網企業(yè)需要完善智能配電網并應用優(yōu)化調度技術，提高功率綜合預測、調度網絡及分布式能源優(yōu)化等技術水平，提高電力調度的節(jié)能環(huán)保效果，促進智能配電網的持續(xù)發(fā)展。