2024年5月9日至10日,北極星電力網聯合國網陜西省電力有限公司電力科學研究院在陜西西安舉辦以“現代智慧 零碳協同”為主題的第四屆智能配電網建設研討會。國網陜西電力科學研究院副院長劉健致辭,20余位專家、學者、企業代表圍繞新形勢下配電網應該如何實現高質量發展等話題,從關鍵技術、標準建立、設備升級、業務形態及新興市場等方面進行分享交流。
當前,隨著分布式電源快速發展,電動汽車規模的日益增大,電力市場建設不斷推進,以及作為配電網革命性因素的儲能技術的迅速突破,電力系統對配電網的發展提出了更高的要求。從裝備到結構,從規劃到運行,從運行到市場,配電網都面臨著諸多挑戰。我們迫切地需要通過技術手段和創新實踐來解決當前乃至未來配電系統所面臨的問題。
劉健副院長在致辭中表示,今年,國家發改委、國家能源局印發了《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》,在電力保供、轉型發展、全程管理、改革創新方面提出四項重點任務,為我們指明了未來的發展方向,即打造安全高效、清潔低碳、靈活柔性、智慧融合的新型配電系統。本次研討會以“現代智慧、零碳協同”為主題,更是對新形勢下配電網高質量發展的重要研討。
近年來,國網陜西電力公司深入實施提升工程,差異化制定配電自動化策略,提升標準配電自動化投入率,開展整縣光伏接入,電網承載力評估、優化網架結構以及協同調峰策略,實現分布式光伏四好建設要求,因地制宜發展配電網,提升智能融合終端覆蓋率,深入開展配電網故障快速處置提升工作,全面推廣應用第二次融合開關設備,在構筑三道防線的基礎上,提升新型配電系統供電可靠性。
2024年是國網陜西電力公司配網大提升的關鍵之年,國網陜西電科院將聚焦配電網數字化轉型、智能配電網建設,守正創新、攻堅克難,助推新形勢下陜西配電網高質量發展,同時希望與各位專家學者加強交流合作,實現優勢互補,為配電網發展注入新的活力和動力。
國網經研院首席專家、教授級高級工程師吳志力從國家電網公司配電網發展現狀以及“十四五”配電網建設重點兩個方面進行分享。他表示,在如今的配電網建設現狀中,供電保障基礎仍需夯實,綜合承載能力有待加強,數字智能水平亟待提升,政策機制尚需優化完善。因此,今年的配電網建設重點應該放在提升供電保障能力,提升綜合承載能力,提升配網智慧水平三個方面。
國網上海能源互聯網研究院高級專家韓篩根表示,我國配電設備問題突出,亟待解決的是“三多、兩大、兩低”的問題,即品種多、方案多、制造商多。因此,韓篩根提出,標準化是新質生產力發展的引領,標準決定質量,只有高標準才有高質量。實施標準化戰略一是能夠促進配電設備行業整體水平提升;二是可以促進配電設備關鍵元器件提高質量;三是提供與國際品牌企業同步競爭的機會;四是減少配電設備種類及方案數量,減少元器件的規格數量;五是提高用戶運維效率、降低設計、制造及使用成本。
實施標準化戰略也對企業管理水平與戰略格局提出了要求。韓篩根表示,配電設備制造企業應該一是主動求變、快速響應;二是適應市場,筑牢基礎,提高產品質量的一致性和穩定性;三是先聚焦發展,先強后大;四是提升格局,練好內功,不僅要登高望遠,還要形成同頻共振;五是緊跟主流,不要盲目創新;六是強化管理,做優做精;七是緊盯形勢動態,避免落伍淘汰。
閆湖表示,從源、網、荷三側來看,農村能源低碳轉型一是要堅持以人民為中心,科學引導農村光伏有序發展,加快構建綠色多元供能體系;二是要堅持久久為功,持續提升農村能源基礎設施水平;三是要堅持新發展理念,加快構建農村綠色低碳的生產和生活方式。閆湖強調,未來農村人口變化和鄉村產業發展將深刻影響農村能源電力基礎設施和服務的配置,對規劃、建設、運行產生一系列深遠影響。
中國能源研究會理事榆林電力投資有限責任公司總經理賈豫分享了他對配電網高質量發展的幾點思考和建議。賈豫表示,配電網高質量發展是構建新型電力系統的重要組成部分,應遵循“六個并舉”,即:化石能源低碳高質量發展與可再生能源規模化發展并舉、可再生能源集中式開發與分布式新能源多場景就地轉化利用并舉、特高壓骨干電網建設與綠色有源配電網建設并舉、能源消費利用遠方來外送與身邊取利用并舉、能源供給單一供應與多能互補綜能供應并舉、能源直接消費利用與延伸轉化利用并舉。他強調,推動配電網高質量發展離不開多元化主體參與配電網投資建設運營,回顧近年來國家先后推出的增量配電改革試點、分布式發電市場化交易試點、智能微電網試點、源網荷儲一體化項目試點的成功經驗和困難障礙,明確市場主體地位、維護權利責任義務、建立完善價格機制、加快電力市場建設是基本原則。
南瑞集團有限公司配電技術分公司技術支持部二級業務專家梁順表示,配電網作為新型電力系統的關鍵領域和直面終端用戶的主要環節,接入分布式電源、儲能、充電樁等大量新要素,面臨管理體系、網架結構、技術水平、服務能力的全面變革,既要解決傳統配電網發展的老問題,同時也要適應能源轉型、源網荷儲等新要素發展帶來的新挑戰。結合國家下發的《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》,梁順對新形勢下配電網高質量發展提出了具體的解決方案。
首先,要重點圍繞標準網架、靈活網架和電能質量治理全面提升供電保障能力;其次,圍繞設備標準化、設備智能化、智慧臺區提高裝備能效和智能化水平;再次,通過分層分級、配自實用化、定值管理等手段完善調度運行機制,通過智慧運檢、防災抗災、配自終端運維等水段提升運維服務水平,以及推動配網向“有源”雙向交互系統轉變。
中國能源研究會配售電專委會專家吳俊宏分析了智能微電網業態在我國的演化過程,結合當今時代特點對智能微電網定義和定位進行了分享。同時,根據其投資可行性模式首次提出3種智能微電網業務類型,即用戶側微電網、構網型微電網和公網型微電網,并分別進行了投資價值分析。即用戶側微電網應解決現貨電價、分布式新能源參與市場等風險問題;構網型微電網可關注隔墻售電的經濟性、綠電可追溯性等價值;公網型微電網可激勵電網企業重視微電網的建設,提升配電網的安全發展價值,提升新能源消納水平。
東南大學電氣工程學院教授湯奕認為,現有調控運行技術面臨如何更好支撐新型電力系統運行新需求的挑戰,主配微協同將是新型電力系統的方向。對此,湯奕從人工智能在主配微協同控制中應用、電碳量化驅動下的主配微低碳控制、信息物理視角下的主配微協同控制三個方面對新型電力系統的主配微協同調控技術進行了詳細解析。
湯奕表示,隨著新型電力系統的不斷發展,人工智能、電碳以及CPS角度等都是未來新型配電網呈現出的新元素,我們需要走出主配微協同的技術路徑。
電動汽車目前已經作為需求側復合增長最快的用電單元,研究構建電網友好的智能光儲超充基礎設施極具現實意義。華為數字能源技術有限公司中國戰略與產業發展部主任王沖表示,電動汽車產業鏈的提檔升級,需要超快充為主的高質量充電基礎設施。為此,華為數字能源正在打造全場景、連續覆蓋的超快充網絡,以提供廣泛普惠開放的充電設施服務。王沖介紹,華為數字能源已推出超快一體隨需配置,適配所有車型,提供功率池化加直流超配(功率投切策略),能夠最大化利用電力資源,利用率可提升30%以上;及小功率直流化,分時有序充電。
王沖也認為,光儲超充一體及基于數據的AI調度策略,更好實現充電負荷端波動和網側分布式光儲的協同,提升綠電消納,削峰填谷降需量,提升收益。華為數字能源致力于優光儲充云融合,保障光伏多裝多發,無功補償精確控制,從電芯到應用的電熱雙鏈儲能安全等。王沖也認為國網陜西建立的云邊端協同的智能配電網調控體系,為開展分布式能源群調群控、有序充電、臺區和場站協同,臺區間互濟等的示范應用打下了好的基礎。
總的來說,華為數字能源融合數字化和電力電子技術,打造電網友好的光儲超充基礎設施,并呼吁配電網協同規劃和有序建設,支撐國家新能源汽車產業發展和新型電力系統轉型。
中國能源建設集團陜西省電力設計院有限公司(中電工程智能配網技術中心) 任哲帶來了能建陜西院完成的主動配電網規劃及電動汽車充電設施規劃的工程應用研究分享。他表示,兩個規劃軟件平臺的開發符合高質量配電網建設中源網荷儲資源高效配置的要求。完成的規劃成果實際上一是實現了規劃的引領,即適應大規模分布式新能源、電動汽車充電設施、新型儲能等接入需求,提升配電網承載力;二是為電網企業和政府部門的全程管理,即配電網規劃建設與多行業多部門統籌協調,多元化投資主體的協調管理,提供了決策依據;三是為后續的協同建設,即主配微網多級協同,提出了高建設標準,差異化局部規劃的初步成果;四是為配電網加快轉型,健全市場交易機制,優化電價機制,為分布式電源的靈活接入和就地消納創造條件。
內蒙古電力集團經濟技術研究有限責任公司副總經理王安對含儲能配電網對光伏最大消納能力分析技術研究項目就行了成果匯報。據王安闡述,本項目主要在分布式光伏開發潛力測算、分布式光伏最大消納能力與最優接入分析、儲能優化配置等方面進行研究,通過理論研究及算例驗證得到三大主要創新點。一是提出了配電網分布式光伏最大消納能力邊界刻畫方法,通過多維空間建模的方法,實現了多點接入下不同節點間消納能力制約關系的形象描述;二是提出了考慮低碳效益的網側儲能優化配置方法,將碳排放成本納入度量,避免了常規優化配置方法難以計及儲能裝置在低碳環保方面貢獻的局限性;三是開發了含儲能配電網對光伏消納能力輔助分析軟件系統,將時序仿真、光伏消納能力計算、光伏儲能最優配置的流程及結果可視化展示,有效指導了配電網光儲規劃的相關決策。
配網無人機巡檢已呈規模化之勢,無人機智能巡檢技術與應用研究逐步深入。國網福建電科院機巡中心專責陳卓磊對配網無人機智能巡檢技術研究與應用路徑進行了匯報。
陳卓磊本次的分享著眼于配網無人機應用的“三化”路徑,針對無人機巡檢數字化平臺研發、無人機巡檢智能化識別算法開發以及無人化自主巡檢關鍵技術研究展開詳細介紹,為無人機智能巡檢提供規模化推廣應用的實用方案和實施路徑。
隨著分布式新能源的大量并網,高比例分布式光伏接入導致的供需失衡、潮流反轉、配變重過載問題頻出,分布式光伏接入導致的潮流反轉、出力大幅波動、電壓越限的問題嚴重時,會導致用戶家用電器無法啟動,甚至燒毀。另一方面,在農網,長線路供電線路末端用戶低電壓問題仍時有發生。因此,青島鼎信通訊股份有限公司電源產品線部門長于瑞帶來了鼎信通訊基于柔性互濟的配變重過載及電壓越限治理技術研究。
針對配變重過載問題,鼎信通訊提出了低壓臺區間柔性互聯、中低壓跨電壓等級互聯、中壓線路間臺區互聯三種方案。不同臺區、不同電壓等級之間通過直流母線來實現能量互濟,光伏、充電樁或者儲能都可以通過直流線接入,實現能量共享,提高光伏本地消納、儲能共享,減少快充樁對單個臺區能量沖擊。于瑞也帶來了鼎信通訊的臺區互聯的關鍵產品——2MW能量路由器,250kW、100kW和50kW臺區互聯裝置。
針對電壓越限、長線路低電壓問題,鼎信提出了臺區內變壓器出口與線路末端柔性互聯的解決方案,采用交直流混配技術,解決長線路引起的低電壓問題。相比于傳統新增變壓器,針對農村或山區末端低電壓場景和光伏引起的末端高電壓問題,該方案具有成本低、改造快的優點。
未來,鼎信通訊會進一步開發99%高效率自然散熱電力電子產品,降低批量推廣的門檻;開發基于微秒級短路保護關鍵技術;推進直流載波通信技術的規模化標準化應用,解決多端閉環網絡環流控制抑制問題;研究構網型光伏逆變器和儲能變流器設計,進一步開發基于能量流與信息流融合,實現多端口管理。
隨著分布式發電和電動汽車的蓬勃發展,配電網正迎來前所未有的挑戰和機遇。西安為光能源科技有限公司總工程師黃浪博士深入闡述了配電網在新型電網體系中的核心地位,特別強調了電力電子技術在儲能系統、電動汽車接入以及配電網智能化升級中的創新應用。黃浪博士介紹,為光能源通過電力電子變壓器技術創新,提升了功率密度80%,降低了成本50%,并實現了98.5%的高效率。基于電力電子變壓器提出了配網柔性軟開關方案和交直流混合微網方案,可大幅提升配網承載能力;采用電池模組控制器、分相控制拓撲和隔離型高壓直掛拓撲等創新技術,滿足了不同儲能需求,并提高了系統安全性和經濟性;在電動汽車超充領域,為光能源的多能超充一體機提升了超充效率,減少了土地占用和市電容量需求。
上海格蒂電力科技有限公司研發技術中心總監郭奕汐通過分析我國配電網絡發展遇到的問題,結合國家電網數智化堅強電網建設的要求和國家提出的企業數字化轉型的大背景,給出了一套針對配網運維智慧化建設的頂層設計方案。
郭奕汐介紹,格蒂電力的智能配網數字化設備運維體系整體分為四部分,共12個重點步驟,四部分分別為數據整合、平臺建設、應用體系建設和決策大屏建設。總體思路就是以數據治理為根基,打造“3+2+2”的核心能力,基于實物ID開展核心班組賦能與領導輔助決策。
郭奕汐表示,該方案可有效利用現有系統避免資源浪費,且實現簡單、靈活,適用于各種配網智能運維場景。
在“雙碳”目標下,分布式能源、電動汽車和可控負荷的接入對電力系統提出了新的要求,交直流微電網技術是提升配電網韌性、促進新能源消納、達成配微一體化的重要技術措施。北京紫電捷控電氣有限公司新能源事業部市場經理劉夢穎介紹了她在關于低壓配網柔性互聯和光儲直柔微電網方案及應用方面的思考。分享了紫電微電網技術的底層邏輯和可以解決的問題,劉夢穎指出微電網是構成大電網的單元之一而且具備電網屬性,在微電網實施經驗方面,劉夢穎強調了建設目標、用電負荷選擇、電源容量配置以及儲能利用的重要性。在設計和配置微電網時需要考慮技術可行性、經濟效益和社會效益。對于儲能方面,她認為要考慮儲能在微電網終端作用,如利用政策套利、實現綠電或是保供電優先,然后再結合分布式電源間歇性的特性以及并網條件等去合理配置儲能類型、容量和功率。
國網陜西電科院副院長劉健介紹,2019年時,西安配電網城區和開發區電纜化率高,電纜溝內密集敷設且與110V共溝較多,變電站少、開閉所多,母線出線多、電容電流大,電纜溝起火事件頻發,并且,十四屆全運會和殘運會即將召開,因此,對電纜溝火災的綜合治理迫在眉睫。
對此,劉健副院長提出了5條綜合治理電纜溝起火的“藥方”。一是摸清家底,補齊短板;二是構筑站內三道防線,站內站外協調配合;三是開展選型測試和現場系統測試;四是開展電纜溝專項治理;五是加強管理提升。
經過綜合治理,陜西治理完成的區域內,每年發生9000余起單相接地,站內單相接地跳閘成功率超過98%,有監測的饋線正確率接近90%,自動推拉選線跳閘時間最長7.9分鐘,三道防線整體成功率達到100%,電纜溝再未起火。
2020年,國網陜西省電力公司開始推行就地型饋線自動化建設方案,2021年進入實用化階段一直發展至今。國網陜西電力科學研究院配網中心建設支撐室專責王露縉就陜西配電網就地型饋線自動化應用實踐進行了分享匯報。
王露縉表示,針對架空線路及電纜占比30%以下的線路,陜西全面推廣應用一二次深度融合開關,采用就地型饋線自動化策略,打造“標準網架+級差保護+FA”模式(FA2.0),構建起了陜西智能就地型饋線自動化模式。FA2.0即線路依靠變電站和線路開關的短路、接地保護配合,通過開關合閘后啟動后加速保護功能,一次重合即可隔離故障區間。再通過自動聯絡轉供,恢復非故障區域供電。
在建設實踐中,王露縉也表示,目前,陜西還存在著一二次融合開關規范未統一、復雜接地故障邏輯存在問題、分布式電源接入后對就地FA的影響等問題。下階段,陜西將提高一二次融合設備功能支撐實效、精細化FA裝置邏輯算法、解決分布式電源對FA功能的影響作為重點工作進行推進。
陜西公司是全國網首家規模化應用融合終端替代集中器的單位,促進了營配融合和數據統一采集。國網陜西電科院配網中心的呂錫林在報告中分享了陜西臺區智能融合終端的建設及應用情況。他介紹,陜西公司遵循國網公司對融合終端的“小終端發揮大作用”理念,通過三個技術步驟實現配網監測、低壓配網透明化和能源互聯網建設。陜西已安裝融合終端15萬臺以上,覆蓋82%的公變臺區,穩定在線率超過99%。呂錫林在分享中還表示陜西公司在建設中遇到的問題,包括終端廠商和版本眾多以及設備接入的通訊交互規則不統一等,并提出了包括實現規約一致性、統一管理以及提升檢測能力的建議。
2024年,國家發改委、能源局發布的《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見(發改能源〔2024〕187號)》提出,要全面推進配電網數字化轉型,打造安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合的新型配電系統。國家電網公司在《新型電力系統數字技術支撐體系白皮書》中也提出,要構建電網“最小化精準采集+數字系統計算推演”技術體系,以更經濟、更合理、更有效的方式實現實體電網在數字空間的實時動態呈現、模擬和決策,增強配網末端感知能力。
國網冀北智能配網中心武文鵬從相關工作要求出發,匯報了新型電力系統背景下配電網運行態勢智能推演方法研究成果。武文鵬表示,該研究成果以企業級實時量測中心、電網資源業務中臺、電網一張圖為基礎,依托人工智能等數字技術,構建量測數據補全、量測布局優化等核心能力,深度聚焦源、網、荷等電力系統關鍵環節,開展分布式光伏出力預測、分布式光伏承載力分析、頻繁停電分析、新型負荷預測等業務應用,加快提升中低壓配網量測數據質量,助力試點地區光伏臺區精益化管理、配電網安全經濟運行水平提升,為數字化配電網建設發展提供了思路。
國網湖北電科院配網技術中心副主任楊志淳對配電網形態演變與配微協同技術研究進行了匯報。一是分別從物理形態、技術形態和服務生態角度提出配電網形態特征及演變技術路徑;二是開展臺區交直流柔性互聯技術研究,以柔性互聯裝置為依托,研發柔性互聯裝置構建臺區微電網及微電網群,提出分層分級協調控制技術;三是建設多臺區柔性互聯動態模擬試驗平臺,開展柔性互聯配電臺區、交直流混合微電網等關鍵技術與裝備的測試與驗證;四是開展臺區柔性互聯裝置示范工程建設,結合“云管邊端”體系,建設配電主站、臺區融合終端、柔性互聯裝置及分布式電源的分層分級體系與工程示例,實現臺區內源網荷儲協調優化、保護控制、主動支撐等功能。
南方電網深圳福田供電局工程師葉楓舒全面介紹了深圳福田區配電網數字化轉型建設及實用化應用情況。深圳福田供電局大力推進數字化硬件建設,奠定數據基礎,自動化主干節點覆蓋率提升至85%,完成全區電纜工井普查;全面推廣無人遠控,完成深圳配網首例AI智能巡視,在變壓器報停報啟等3個場景推廣應用RPA機器人。國內首次開展基于數字孿生的配網故障反演分析。在亞太能源監管論壇實現對保供電全場景的實時監控和指揮,在“蘇拉”臺風、“9.7”暴雨期間,實現臺風期間“零跳閘“”零閃動“,支撐暴雨期間水浸設備精準停送電。
廣州供電局電力科學研究院數字配網所經理、教授級高級工程師方健以廣州為例分析了如今大城市綜合能源發展存在的一些問題。結合國家要求和治理實踐,方健分享了大型城市能源互聯網綜合能源安全并網與健康運行幾大實踐經驗。
一是建立了一臺移動式綜合能源并網測試裝置,上線了移動式測試平臺,這標志著廣州具備了新能源并網測試能力,結束了以往新能源并網只能依靠審查圖紙的局限。二是研發了充電樁移動式檢測平臺,能夠對充電樁的設備質量、電氣安全等方面進行檢測,并出具統一的數據報告。三是做出了便攜式充電樁測試設備,突破了限高等多重環境限制。
本次大會共吸引了近300位行業同仁參加,并得到了華為數字能源技術有限公司、青島鼎信通訊股份有限公司、西安為光能源科技有限公司、上海格蒂電力科技有限公司、北京紫電捷控電氣有限公司的大力支持。我國已從國家層面部署推動配電網的建設改造與高質量發展,打造安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合的新型配電系統也已成為行業共識。北極星電力網會持續關注配電網發展進程,與行業同仁一起推動配電網高質量發展,與大家共享行業動態。
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