新型配电网绿色低碳协同规划策略与实践

新型配电网绿色低碳协同规划策略与实践

曹强

天津天大求实电力新技术股份有限公司天津市300392

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，配电网建设越来越多。搭建大规模分布式多元电源配置及接入建模分析，优化新型配网多层级网架，“数智化”双轮驱动，实现新型配网全信息可视化管控，做到新型配电网问题精准、规划精准、投资精准，最终实现“管理、经济、规划”的三大效益提升。本文就配电网绿色低碳协同规划策略与实践进行研究，以供参考。

关键词：新型配电网；低碳；电网规划

引言

随着配电网对于供电能力、传输效率与传输质量的要求逐渐增长,新型配电网内部资源间协同发展的重要性不断增加,构建新一代以信息技术和大数据处理技术为核心的配电网已迫在眉睫。然而,目前配电网存在源网荷储不协调、碳排放量过高以及碳排放经济效益过低等问题。因此,若要合理推动新型配电网的构建,首先要建立源网荷储协同衍化的路径,推动碳减排,构建多能互补的新型配电网络。

1新型配电网衍化阶段

未来5年我国智能配电网络发展的战略目标是构建一个优质安全、高效可靠、低碳绿色环保、智慧能源互动的中国配电产业网,其中一个主要任务是加快建设现代交直流新型混合电力配电网,并引导可再生能源快速发展成为主要电源。在电力系统产业转型发展的当前形势下,进一步提高以综合电力系统为中心的能源地位,实现电、气、冷、热一体化的互联互通、协同一致的电力调度系统,最终实现以清洁能源为主导、各环节实现智能化且安全可控的新型电力系统。萌芽期的配电网主要依托大机组、大电网所提供的电能输入,并能够承载一定量的新能源接入,其主要优势为依托特高压交直流输电和各个等级交流电之间协同坚固的输电模式,达到配电网大部分资源的优化配置目标。由于碳排放量的影响逐年增加,所以确定目标为10%~35%的可再生能源装机容量,并确保5%~20%的光伏、太阳能、风能设备装机总容量。在此阶段,电网网架结构不够稳定,智能化水平相对较低,智能互联网中的负荷相对较少,电网和外部系统之间的协调、互济能力也相对较弱。转型期是配电网实现互联网化和智能化的关键时期。在此期间,通过标准制定和技术改进,保障可再生能源尤其是新型能源的高比例稳定接入,确定可再生能源上网的“责权利”范围。同时,碳排放量达到峰值,可再生能源接入大电网比例拟达40%,电化学储能技术得到全面革新并进入量产阶段。此阶段已形成微电网、微能源网以及综合能源电厂所关联的供能结构,电力产销环节与“大云物移智”等信息网络手段深度融合,进一步提高电力产能。这里所谓的“大云物移智”特指“大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能”这5项信息的集成,它将海量数据融合汇总、统一管理,可以极大地提升电网设备运行和维护业务的智能化管控能力。微电网(Micro-Grid)也简称微网,主要指由分布式电源以及储能、监控、负荷、保护等装置构成的小型发电或配电系统。微电网的运行与峰谷电价政策关系密切,是传统电网向智能电网过渡中可实行的一种有效的配电方式。

2新型配电网绿色低碳协同规划策略

2.1探究新型电力系统发展规律，夯实规划基础

分布式电源、分布式储能、电动汽车充放电设施、各类可控智能用电设备等呈现分散多点接入配网的特征，电源侧可调控资源的聚合特性（集群出力时间/容量特性、可调控响应时间/容量特性等）受不同性质资源响应的时空尺度影响，同时用户用电行为及外界环境因素密切相关，差异性明显。结合不同资源自身复杂的动态行为特征与源-网-荷交互特性，发展可对不同类型资源特性进行分类优化聚合方法，分析其用电和可调控特性随着时间推移、空间分布、应用场景变化而变化的特性。此外，企业根据规划需要对这些资源情况（发电/用电）进行分析时，充分考虑大量分散资源的聚合特性、相关聚合特性受政策措施、市场机制、互动策略等的影响，发展不确定信息分析方法，实现多时空尺度的用户侧资源与需求发展分析。

2.2过流保护电路设计

将由模数转换得到的数字量采样信号与设置的安全阈值作比较，如果采样值超出设置的安全阈值，应当采取手段对器件进行保护，通常将保护分为软件保护和硬件保护。例如对治理装置电流设置过流保护，由于补偿电流变化迅速，若采取软件保护，可能还未来及封锁发波，电流就已过大而损坏装置。而选用硬件电路进行保护时，可以避免软件程序中的判断环节，速度更快。

2.3基于“电网一张图，数据一个源”，科学创新规划手段

为保障“网上电网”技术应用时取数精准、完整，首先开展数据治理工作，实现基于大数据电网基础数据和规划数据融合。一是针对PMS2.0数模核查，确保GIS平台上“站—线—变”拓扑关系、坐标信息；二是台账数据核查，确保PMS2.0内“站-线-变”台账各类数据信息的正确性；三是建立数据核查与治理的长效制度，确定一周一更，一月一校核的数据治理模式。通过“数据中台”融合接入PMS、OMS、EMS、营销SG186、规划系统、电网GIS图形、用采系统、同期线损系统等源端系统数据，确保数据一个源。为实现大规模分布式新能源发电跨网格高效配置，采用具有蜂巢单元的配电网结构进行能源跨网格配置，以相邻的一个或多个蜂巢单元组成规划场景，开展场景化规划。对于高比例新能源发电接入的配电网，每个蜂巢单元都是单个可控的实体，具备自我管理能力，在能量的自治能力上，包括一定比例的自发自用，以及基于储能、需求响应的内部功率平衡策略等。

2.4新型主动配电网智能控制方法

考虑各种不确定性及其时间和空间相关性，配电网中的最佳规划方案至关重要。尽管ADNP中有多种不确定性建模方法可用，但应进一步研究数据驱动不确定性建模技术，以确保更准确、更有效地描述不确定性。下面的讨论说明了配电网规划中回顾的不确定性建模技术的优缺点。规划中，应根据不确定输入变量的类型和所考虑的规划问题选择合适的技术。虽然概率技术能够充分估计负荷需求的可变性和不可调度DG的间歇性，但精确的不确定性表示需要大量历史数据。例如，蒙特卡罗模拟需要大量场景来准确表示系统的不确定性。这导致长期规划问题中的计算困难。此外，概率解通常很难理解；因此，基于此类解决方案做出规划决策可能会有很多问题。鉴于概率方法基于优化技术分析了许多系统场景或扩展方案的适用性，需要利用优化技术来提高计算效率。通过在概率模拟中实施基于经典或元启发式的状态空间缩减了优化技术。

2.5“数智化”双轮驱动，实现新型配网全信息可视化管控

首先对配电网中所需观测或控制的状态变量进行分析，进而确定应该配置的设备种类，明确具体配置方案，在配电网源网荷储四个方面配置相应的用于观测或控制这些变量的设备。基于”网上电网”平台配网智能化规划直观分析计划投资规模、计划投资类别、计划执行状态、计划完成成效，预警计划执行偏差项目，实现图上计划动态跟踪，执行在线管控。项目预排序、预评估，充分发挥“网上电网”平台数据化功能，加强“事前”科学决策，基于电网诊断结果、项目指标分析、投资预测等，开展项目优选的智能推荐，保障投资安排精准；加强“事中”跟踪优化，基于计划执行管控，全方位、多角度扫描、监督项目执行全过程，保障投资执行精准，加强“事后”评价考核，基于项目在线持续评价，构建全面的评价管控体系，降低低效无效投资风险，保障投资效果精准。

结语

综上所述，为助力国家双碳目标发展战略，适应新型电力系统背景下配电网发展需要，全面提升规划设计理念，规范规划工作流程，在继承已有规划设计技术导则和相关标准依据的基础上，全面贯彻落实“十四五”新型配电网发展的工作部署，切实提高新型配电网规划水平，探究新型电力系统发展规律，夯实规划基础，提出新型配电网绿色低碳协同规划策略与实践方案。

参考文献

[1]张旭，李阳，刘晓，等.含高渗透率新能源的新型交直流储能系统的配电网规划[J].南方电网技术，2022，16（04）：60-67.