北極星輸配電網(wǎng)訊:導(dǎo)讀：智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。作為電力傳輸?shù)淖詈?0公里，配電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著電力到用戶分配、計(jì)量、保護(hù)的重任，也因此與售電、用電服務(wù)、分布式發(fā)電、充電樁的融入構(gòu)成不可分割的聯(lián)系。未來電動(dòng)車、分布式能源、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供、儲(chǔ)能技術(shù)革命均需要加大智能配電網(wǎng)投資。

　　但是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)曾長(zhǎng)期“重發(fā)輕供不管用”，配電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后，結(jié)構(gòu)不合理，供電能力不強(qiáng)。圍繞新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，終端用電負(fù)荷呈現(xiàn)增長(zhǎng)快、變化大、多樣化的新趨勢(shì)，加快配電網(wǎng)智能改造升級(jí)的任務(wù)愈發(fā)緊迫。

　　智能配電網(wǎng)宏觀政策動(dòng)態(tài)：

　　2014年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》，提出將配電網(wǎng)發(fā)展納入城鄉(xiāng)整體規(guī)劃。

　　2015年8月31日，國(guó)家能源局發(fā)布的《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015~2020年)》明確指出，要加大配電網(wǎng)資金投入。目標(biāo)是2015~2020年配電網(wǎng)建設(shè)改造投資不低于2萬億元，2015年投資不低于3000億元，“十三五”期間累計(jì)投資不低于1.7萬億元。“十三五”期間年均投資預(yù)計(jì)為3400億，較2014年將大幅增長(zhǎng)80%。

　　2015年9月2日，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于加快配電網(wǎng)建設(shè)改造的指導(dǎo)意見》。

　　2016年6月29日，國(guó)家能源局委托中電聯(lián)專家組對(duì)《甘肅省配電網(wǎng)建設(shè)改造“十三五”規(guī)劃》進(jìn)行了評(píng)審?！陡拭C省配電網(wǎng)建設(shè)改造“十三五”規(guī)劃》深入剖析了“十三五”甘肅經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)及配電網(wǎng)建設(shè)改造面臨的形勢(shì)和挑戰(zhàn)，將“推動(dòng)智能互聯(lián)，打造服務(wù)平臺(tái)”作為配電網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)。

　　2016年6月30日，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院在京發(fā)布《世界能源藍(lán)皮書：世界能源發(fā)展報(bào)告(2016)》，藍(lán)皮書指出，配電網(wǎng)投資將大幅增加，配電網(wǎng)投建落后局面將有望得到扭轉(zhuǎn)。

　　2016年1月22日，南方電網(wǎng)公司組織召開加快配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)宣貫交流會(huì)議，進(jìn)一步貫徹落實(shí)國(guó)家加快配電網(wǎng)建設(shè)改造要求，宣貫公司配電網(wǎng)發(fā)展政策、配電網(wǎng)建設(shè)改造主要方向、內(nèi)容以及實(shí)施計(jì)劃等，并通過現(xiàn)場(chǎng)座談加強(qiáng)內(nèi)外交流，為公司電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展建言獻(xiàn)策。據(jù)悉，公司配網(wǎng)發(fā)展的總體目標(biāo)是：到2020年，建設(shè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、結(jié)構(gòu)合理、適度超前、智能環(huán)保的配電網(wǎng)。

　　2016年2月國(guó)家電網(wǎng)公司接受采訪表示：隨著新型城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的深入推進(jìn)，新能源、分布式電源，以及電動(dòng)汽車等多元化負(fù)荷的快速發(fā)展，加快城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)改造，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)配電網(wǎng)向智能配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的任務(wù)日益緊迫。提倡推動(dòng)智能互聯(lián)，打造服務(wù)平臺(tái)。滿足新能源、分布式電源并網(wǎng)，建設(shè)用戶智能友好互動(dòng)工程。

　　2016年6月13日，由北京電力公司組織編制的《國(guó)網(wǎng)北京市電力公司智能配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)細(xì)則》順利通過了專家評(píng)審。這標(biāo)志著北京公司已經(jīng)建立了智能配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐，北京智能配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展有了高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)的清晰“路線圖”。下一步，北京公司將以《智能配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)細(xì)則》為標(biāo)準(zhǔn)，積極推進(jìn)首都智能配電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)配電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)維和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平全面提升。

　　政策支持力度不斷加大，智能配電網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)看好：

　　智能饋線終端重合器和繼電器

　　用基于微處理器的智能繼電器和重合器來替換基于電子機(jī)械的保護(hù)控制系統(tǒng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然過程。預(yù)計(jì)到2030年，70%的饋線都將配備智能繼電器和重合器。

　　在饋線首末端用智能電子設(shè)備替換傳統(tǒng)的機(jī)電式繼電器保護(hù)和控制設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、測(cè)量?jī)x器能夠持續(xù)地對(duì)測(cè)量值(電流、電壓等)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，能及時(shí)處理測(cè)量信息并計(jì)算出有用數(shù)據(jù)(如到故障點(diǎn)的故障距離)。

　　2、能將IEDs測(cè)量或計(jì)算出的數(shù)據(jù)通過基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信系統(tǒng)傳送給外部或者用戶。

　　3、具有自我檢測(cè)能力，使得IEDs能夠檢測(cè)自身的內(nèi)部故障并及時(shí)通知工作人員進(jìn)行維修，從而避免系統(tǒng)發(fā)生故障而設(shè)備拒動(dòng)的情況。

　　4、可存儲(chǔ)多種運(yùn)行方式，可按要求將負(fù)荷切換到最佳的運(yùn)行方式。這種功能在智能配電系統(tǒng)中非常重要，尤其是含高滲透率DER的網(wǎng)絡(luò)或者頻繁重構(gòu)的配電網(wǎng)。

　　5、功能多樣化。絕大部分的IEDs都將多種功能封裝在一個(gè)設(shè)備中。比如說，一個(gè)繼電保護(hù)的IED就具有快速過電流保護(hù)、自動(dòng)重合閘、饋線保護(hù)，還有測(cè)量和監(jiān)測(cè)設(shè)備環(huán)境的功能，這些功能都集成到一個(gè)設(shè)備中了，從而減少了設(shè)備內(nèi)部的繞線和控制板體積。

　　智能線路開關(guān)

　　智能配電網(wǎng)中包含了大量分布在配電網(wǎng)饋線重要位置上的智能線路開關(guān)。這些智能開關(guān)將支持配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“自愈”功能。同時(shí)，它也支持饋線終端實(shí)現(xiàn)滿足分布式發(fā)電與負(fù)荷平衡需求的最優(yōu)網(wǎng)架重構(gòu)。智能開關(guān)具有如下主要特征：

　　1、具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)，用于支持遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)獲取功能。出于遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)獲取的目的，智能線路開關(guān)將支持信號(hào)傳回配電控制中心。該開關(guān)也支持與其他智能設(shè)備(如其他智能開關(guān)、開關(guān)電容器、分布式電源等)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。該功能使得線路開關(guān)可以全面支持分布式、多代理、自治式的對(duì)等控制。隨著智能分布式控制的逐漸成熟，我們期待自治式、分散式控制不僅僅用于自動(dòng)存儲(chǔ)，而且還能用于電壓/無功優(yōu)化、DERs協(xié)調(diào)控制。其中，魯棒性好、可靠性高的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的必要條件。

　　2、每個(gè)智能線路開關(guān)必須包含一個(gè)獨(dú)立的本地控制器，以獲取本地?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)。

　　3、智能線路開關(guān)和相關(guān)的控制器必須支持“雙向”操作，可檢測(cè)潮流流向，并根據(jù)潮流流向進(jìn)行響應(yīng)：當(dāng)潮流流向變電站時(shí)，它必須有相應(yīng)的時(shí)間配合曲線(Time coordination curve,TCC)，而當(dāng)潮流流向相反時(shí)，必須有另一個(gè)對(duì)應(yīng)的TCC。對(duì)于配電網(wǎng)饋線的重構(gòu)(在智能配電系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生)以及可能出現(xiàn)潮流逆流的配電網(wǎng)(例如含高滲透率DERs)中，雙向操作能力非常必要。

　　4、同時(shí)支持單向操作(只對(duì)需要跳閘相跳閘)和三線操作(三相同時(shí)跳閘)。單向重合器只把故障相線路斷開，避免中斷非故障相的電力供應(yīng)。如果分布式發(fā)電設(shè)備在智能線路開關(guān)的下游(遠(yuǎn)離變電站)，其單相跳閘的功能將被禁用，以避免對(duì)發(fā)電機(jī)造成損害。預(yù)計(jì)到2030年將會(huì)有25%的配網(wǎng)饋線會(huì)加裝智能線路開關(guān)。

　　靜止無功補(bǔ)償器和短路電流限制器

　　電力電子技術(shù)不僅可以為用戶提供穩(wěn)定的電能，還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率、相位、電壓等的靈活控制。靜止無功補(bǔ)償器、短路電流限制器就是配網(wǎng)中的兩個(gè)典型電力電子裝置。

　　分布式電壓/無功控制設(shè)備

　　電壓和無功控制并非新概念，所有的配電系統(tǒng)均需要電壓和無功控制，以維持母線電壓水平，保障較高的功率因素。尤其是目前，電力公司正在采取措施提升電網(wǎng)運(yùn)行效率、資產(chǎn)管理水平，此時(shí)的電壓/無功控制技術(shù)就更加重要了。

　　配電系統(tǒng)的控制器通常采用“獨(dú)立模式”，即控制器只根據(jù)其設(shè)備自身的測(cè)量信息動(dòng)作。近年來，隨著配網(wǎng)饋線的頻繁重構(gòu)、并網(wǎng)新能源功率波動(dòng)的影響，在這種動(dòng)態(tài)環(huán)境下，電力公司就不得不考慮效率、線損、穩(wěn)定性這些過去不那么嚴(yán)重的問題。曾經(jīng)普遍采用的“獨(dú)立模式”的控制器無法滿足新形勢(shì)下的需求了。因此，必須研發(fā)新技術(shù)、新設(shè)備，要求能根據(jù)環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)不同類型的電壓/無功控制設(shè)備。

　　智能逆變器

　　逆變器是將直流電能變換為交流電能的設(shè)備。逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最為復(fù)雜的設(shè)備，是系統(tǒng)中成本第二高的設(shè)備，同時(shí)也是系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)。光伏電池板一般非常堅(jiān)強(qiáng)可靠，有長(zhǎng)達(dá)25年的使用壽命，而逆變器的壽命一般不超過10年。

　　智能變壓器

　　傳統(tǒng)變壓器在輕負(fù)載下的效率很低，有液體介質(zhì)泄漏的隱患，并且只有升/降壓這一單一功能，不能提供實(shí)時(shí)電壓調(diào)節(jié)和系統(tǒng)監(jiān)控的功能。同時(shí)，它們不能通過單相電路提供三相電能，不能部分拆開逐個(gè)修復(fù)。未來配電變壓器將作為分布式電源的接口，能接入儲(chǔ)能，能接納電動(dòng)汽車，采用電力電子器件替代傳統(tǒng)配網(wǎng)變壓器的設(shè)備。

　　多功能固態(tài)開關(guān)系統(tǒng)

　　多功能固態(tài)開關(guān)設(shè)備(solid-state switchgear system)，在國(guó)內(nèi)常被稱為能源路由器，用于替換傳統(tǒng)配電網(wǎng)開關(guān)，是用于配電自動(dòng)化的典型智能電子設(shè)備。

　　本地能源網(wǎng)絡(luò)控制器

　　當(dāng)前能源網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)正向智能電網(wǎng)和低碳發(fā)電、本地能源網(wǎng)絡(luò)(Local energy networks,LENs)和電力交通相結(jié)合的方向發(fā)展。LEN包括終端用戶的能源服務(wù)設(shè)備，分布式發(fā)電，本地儲(chǔ)能，基于建筑、校園或社區(qū)層面的需求側(cè)響應(yīng)功能。分布式、集中式的控制結(jié)構(gòu)決定了LEN和配電網(wǎng)、大電網(wǎng)之間的交互關(guān)系，而系統(tǒng)的整個(gè)布局則能夠促進(jìn)基于這兩種控制結(jié)構(gòu)的高度交互的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。這些結(jié)構(gòu)有利于整合連接在高壓電網(wǎng)中的集中式發(fā)電電源。特別地，這種結(jié)構(gòu)使得不太可控的可再生能源發(fā)電，如風(fēng)電、光伏和一些起平衡作用的電源互聯(lián)起來了。

　　預(yù)計(jì)到2030，10%的既有饋線和25%的新建饋線將包含LEN控制器。

　　住宅EMS系統(tǒng)

　　住宅EMS包括居民EMS和智能家居設(shè)備(Intelligent home device,IHD)。除此以外，系統(tǒng)還可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃，按用戶的喜好對(duì)負(fù)荷或其他自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行管理。

　　電動(dòng)汽車充電設(shè)施

　　曾經(jīng)，電動(dòng)汽車主要由庫(kù)侖科技、ECOtality公司、銀泉網(wǎng)絡(luò)公司等充電站運(yùn)營(yíng)商采用封閉、專門的充電網(wǎng)絡(luò)為其服務(wù)?，F(xiàn)在，國(guó)家、地方都在采取積極措施鼓勵(lì)充電設(shè)施的新建、擴(kuò)建，此舉有利于全面推動(dòng)電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，有利于培育新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)和一批高科技民族企業(yè)。例如，許繼集團(tuán)公司就在這股浪潮下迅速發(fā)展成為國(guó)內(nèi)目前唯一能夠成套提供“充、換、儲(chǔ)、放”一體化設(shè)備的制造商。

　　電能存儲(chǔ)

　　以鉛酸蓄電池為代表的電儲(chǔ)能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于不間斷供電的住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)。商業(yè)和工業(yè)用儲(chǔ)能系統(tǒng)可以以75%的效率提供長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的連續(xù)電力，并且具有高達(dá)5000次循環(huán)周期的使用壽命。往宅區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)一般具有以75%的效率連續(xù)提供2小時(shí)電能的能力，也具有5000次循環(huán)周期。

　　傳感器

　　配電用傳感器技術(shù)一直在不斷發(fā)展，傳感器的大量應(yīng)用提高了系統(tǒng)的可靠性和資產(chǎn)管理水平。一些即將進(jìn)入配電網(wǎng)應(yīng)用的傳感器如下：

　　1、線路絕緣子傳感器。線路絕緣子傳感器并不是新技術(shù)，但在未來將會(huì)有新的用途：監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)中的線路電流、節(jié)點(diǎn)電壓，監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)饋線，還可以監(jiān)測(cè)開關(guān)電容器、饋線電壓調(diào)節(jié)器、配電線路自動(dòng)開關(guān)。在其高級(jí)應(yīng)用中，還可以與變電站配合起來。

　　2、帶電流電壓監(jiān)測(cè)功能的絕緣子。線路絕緣子傳感器實(shí)際上是帶電流電壓監(jiān)測(cè)功能絕緣子的擴(kuò)展應(yīng)用，這些絕緣子也能起到類似于支柱絕緣子的功能。

　　3、肘式電壓電流監(jiān)測(cè)器。Lindsey制造公司生產(chǎn)的肘式電壓電流監(jiān)測(cè)器可以安裝在變壓器和開關(guān)的末端。

　　智能配電網(wǎng)投資前景分析：

　　過去中國(guó)電力投資更為重視發(fā)電側(cè)，電力投資中約60%用于電源，40%用于電網(wǎng)。2010年以后電網(wǎng)投資占比出現(xiàn)大幅上升，投資比重達(dá)到60%，電源投資占比下降到40%。但是，與輸電網(wǎng)絡(luò)相比，中國(guó)配電網(wǎng)投資和建設(shè)相對(duì)落后。總體上，我國(guó)目前電網(wǎng)投資仍以輸電側(cè)投資為主，尤其是基于特高壓的投資。

　　未來，電網(wǎng)會(huì)更加注重配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，智能配電網(wǎng)的建設(shè)亟待引入新技術(shù)設(shè)備來提高配網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性、交互性。電動(dòng)汽車、分布式能源、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供、儲(chǔ)能技術(shù)革命均需要加大智能配電網(wǎng)的投資，為適應(yīng)未來能源消費(fèi)革命、技術(shù)革命和體制革命，智能配電網(wǎng)投資勢(shì)在必行。