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、計量、保護的重任，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。未來電動車、分布式能源、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供、儲能技術(shù)革命均需要加大智能配電網(wǎng)投資。

　　但是我國電網(wǎng)建設(shè)曾長期“重發(fā)輕供不管用”，配電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，結(jié)構(gòu)不合理，供電能力不強。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)增長快、變化大、多樣化的新趨勢，加快配電網(wǎng)智能改造升級的任務(wù)愈發(fā)緊迫。

　　智能配電網(wǎng)宏觀政策動態(tài)：

　　2014年8月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強城市基礎(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，國家能源局發(fā)布的《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃(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”期間累計投資不低于1.7萬億元?！笆濉逼陂g年均投資預(yù)計為3400億，較2014年將大幅增長80%。

　　2015年9月2日，國家發(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，國家能源局委托中電聯(lián)專家組對《甘肅省配電網(wǎng)建設(shè)改造“十三五”規(guī)劃》進行了評審?！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)濟社會發(fā)展的趨勢及配電網(wǎng)建設(shè)改造面臨的形勢和挑戰(zhàn)，將“推動智能互聯(lián)，打造服務(wù)平臺”作為配電網(wǎng)建設(shè)重點。

　　2016年6月30日，中國社會科學(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)改造行動宣貫交流會議，進一步貫徹落實國家加快配電網(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)容以及實施計劃等，并通過現(xiàn)場座談加強內(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，新能源、分布式電源，以及電動汽車等多元化負(fù)荷的快速發(fā)展，加快城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)改造，實現(xiàn)傳統(tǒng)配電網(wǎng)向智能配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的任務(wù)日益緊迫。提倡推動智能互聯(lián)，打造服務(wù)平臺。滿足新能源、分布式電源并網(wǎng)，建設(shè)用戶智能友好互動工程。

　　2016年6月13日，由北京電力公司組織編制的《國網(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)，積極推進首都智能配電網(wǎng)建設(shè)，促進配電網(wǎng)建設(shè)運維和優(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械的保護控制系統(tǒng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然過程。預(yù)計到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)的機電式繼電器保護和控制設(shè)備具有如下優(yōu)點：

　　1、測量儀器能夠持續(xù)地對測量值(電流、電壓等)進行監(jiān)測分析，能及時處理測量信息并計算出有用數(shù)據(jù)(如到故障點的故障距離)。

　　2、能將IEDs測量或計算出的數(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、具有自我檢測能力，使得IEDs能夠檢測自身的內(nèi)部故障并及時通知工作人員進行維修，從而避免系統(tǒng)發(fā)生故障而設(shè)備拒動的情況。

　　4、可存儲多種運行方式，可按要求將負(fù)荷切換到最佳的運行方式。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設(shè)備中。比如說，一個繼電保護的IED就具有快速過電流保護、自動重合閘、饋線保護，還有測量和監(jiān)測設(shè)備環(huán)境的功能，這些功能都集成到一個設(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)實現(xiàn)“自愈”功能。同時，它也支持饋線終端實現(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)進行點對點通信。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存儲，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)是實現(xiàn)上述目標(biāo)的必要條件。

　　2、每個智能線路開關(guān)必須包含一個獨立的本地控制器，以獲取本地數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動開關(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，可檢測潮流流向，并根據(jù)潮流流向進行響應(yīng)：當(dāng)潮流流向變電站時，它必須有相應(yīng)的時間配合曲線(Time coordination curve,TCC)，而當(dāng)潮流流向相反時，必須有另一個對應(yīng)的TCC。對于配電網(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、同時支持單向操作(只對需要跳閘相跳閘)和三線操作(三相同時跳閘)。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，以避免對發(fā)電機造成損害。預(yù)計到2030年將會有25%的配網(wǎng)饋線會加裝智能線路開關(guān)。

　　靜止無功補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，還能同時實現(xiàn)頻率、相位、電壓等的靈活控制。靜止無功補償器、短路電流限制器就是配網(wǎng)中的兩個典型電力電子裝置。

　　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)運行效率、資產(chǎn)管理水平，此時的電壓/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“獨立模式”，即控制器只根據(jù)其設(shè)備自身的測量信息動作。近年來，隨著配網(wǎng)饋線的頻繁重構(gòu)、并網(wǎng)新能源功率波動的影響，在這種動態(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“獨立模式”的控制器無法滿足新形勢下的需求了。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，同時也是系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)。光伏電池板一般非常堅強可靠，有長達(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，不能提供實時電壓調(diào)節(jié)和系統(tǒng)監(jiān)控的功能。同時，它們不能通過單相電路提供三相電能，不能部分拆開逐個修復(fù)。未來配電變壓器將作為分布式電源的接口，能接入儲能，能接納電動汽車，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)的整個布局則能夠促進基于這兩種控制結(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)定的計劃，按用戶的喜好對負(fù)荷或其他自動化設(shè)備進行管理。

　　電動汽車充電設(shè)施

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

　　電能存儲

　　以鉛酸蓄電池為代表的電儲能系統(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)用儲能系統(tǒng)可以以75%的效率提供長達(dá)8小時的連續(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)儲能系統(tǒng)一般具有以75%的效率連續(xù)提供2小時電能的能力，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)，但在未來將會有新的用途：監(jiān)測配電網(wǎng)中的線路電流、節(jié)點電壓，監(jiān)測配電網(wǎng)饋線，還可以監(jiān)測開關(guān)電容器、饋線電壓調(diào)節(jié)器、配電線路自動開關(guān)。在其高級應(yīng)用中，還可以與變電站配合起來。

　　2、帶電流電壓監(jiān)測功能的絕緣子。線路絕緣子傳感器實際上是帶電流電壓監(jiān)測功能絕緣子的擴展應(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)測器。Lindsey制造公司生產(chǎn)的肘式電壓電流監(jiān)測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，中國配電網(wǎng)投資和建設(shè)相對落后?？傮w上，我國目前電網(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)濟性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性、交互性。電動汽車、分布式能源、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供、儲能技術(shù)革命均需要加大智能配電網(wǎng)的投資，為適應(yīng)未來能源消費革命、技術(shù)革命和體制革命，智能配電網(wǎng)投資勢在必行。