智能配电网优化调度技术应用探讨

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期

广东电网有限责任公司汕头供电局广东汕头 515000

引言

配电网作为有效连接电网和电力负荷的桥梁，是电力系统的重要组成部分之一，在配电网智能调度的前提下，能够促进电力产业的飞速发展，保障电力系统安全、稳定、长期、高效地运行。仅依靠传统的配电网调度不能满足智能电网的需求，传统配电网调度不仅工序复杂，同时在日常运行的过程中还需要经常维修，需要消耗大量的人力、物力和时间。现如今我国智能电网发展迅速，进一步促进配电网智能调度的发展就显得十分重要，因此，需要牢牢把握住其关键技术，通过关键技术推动智能电网的良性发展。

1 智能配电网的概念和应用意义

配电系统是整个电力系统中最末端的系统，主要包含了110kV及以下等级电网，在智能电网中，智能配电网作为其中最为重要的一个环节，是随着市场发展需求对传统配电网技术的升华产物。对其本质进行分析，其是结合了计算机技术、网络通信技术和自动化控制技术的一种综合性技术。在实际运用中，智能配电网有着较强的自愈性，同时也为供电系统的安全和整体质量起到了确保作用。另外，智能配电网技术可以形成可视化的配电网系统，方便人们进行管理，能使管理人员主动融入用电环节的监管过程中，对于运行中产生的问题能够及时有效地查找和排除，为配电网的安全可靠运行提供了坚实的基础保障[1]。

智能配电网在配电网规划中，由于其先进科学的监管技术，在电网实际运行时起到了良好的监控作用，对于降低设备损耗、优化电网资源和提高运行效率都起到了良好的作用，进一步增加了电网系统的经济效益；智能配电网在保障用户基本需求的同时，为用户提供了更为优质的服务，避免了如断电等不良情况的出现，为我国经济稳定发展提供了良好保障；由于智能配电网主要以新能源为主，从而避免了污染物质的排放，为保障环境质量起到了良好的促进作用，为可持续发展提供了良好保障。

2 智能配电网调度系统优化目标

智能配电网的调度优化方式主要包含分布式电源、多元化用户负荷以及全面态势感知等类型。在预测配电网的发展态势时，可以采用配电网运行分析技术、综合功率预测技术来准确获取配电网运行的轨迹信息。在此基础上，调度系统可以通过快速在线仿真功能，分析计算配电网指标，按照预先设定的控制策略，给出最优调度方式，并对各执行单元发出调度指令，实现配电网智能化控制。还可以根据实际运行经验，不断优化、调整策略库，提升调度系统的自动化、智能化水平。当配电网的智能调整无法满足优化调度时，再由调度员人工干预[2]。

3 智能配电网调度系统存在的问题

（1）系统灵活性欠佳。虽然目前智能技术发展迅速，智能电网调度系统开始引进越来越多的技术，使系统功能更加丰富化，但是对系统设计进行分析，实现一体化架构设计仍十分困难，难以完成多级调度和多专业覆盖，不能满足调度中横向协同以及纵向贯通的要求。从另一个角度分析，因为深受其他因素的影响，调度机构及厂站在系统建设环节，所使用的技术繁多，不具统一性和规范性，多为独立建设，联系松散，设计不具规范化，实现信息数据共享较为困难。这也是调度系统不具灵活性的重要原因[3]。

（2）系统不具导向性和实用性。从配电网调度的角度展开分析，其调度业务应根据业务职业的差异性进行有效划分，这一方法能够使不同的业务部门分批发展，进而有助于确立一个合理的调度自动化系统业务导向。但是具体来说，因为在调度系统建设的早期阶段，不具备一个宏观规划，同时基础技术体系也不够完善和统一，直接导致调度自动化系统功能的不健全，无法满足调度方案、监视技术、校正控制技术的要求，进而致使系统的业务导向越来越混乱，没有一个明确统一的标准。从另一个角度展开分析，现如今我国电力行业发展迅速，大量的信息技术涌出并被广泛地应用于智能电网调度系统中，所以导致一些研发较早的系统实用性和功能性越来越差。例如一些系统中的新型技术已经完全取代了传统应用，并且传统技术不具有实用性。但是一些应用技术因为水平较低或者其他因素，在具体使用的过程中仍需要投入大量的人力、时间和物力去维护，这样才能确保系统不发生故障。

（3）系统标准化推广率较低。现如今电力技术发展迅速，电力系统也逐渐趋于完善，该过程中出现了诸多电网数据，因为系统标准化管理跟不上技术发展的步伐，导致模型数据不统一问题严重，因为功能独立的模型不能满足整体调度需要，彼此间独立建设不利于相互联系，导致系统标准化推广率较低，不利于智能电网调度运行的发展。并且现如今电网调度愈发复杂，传统的方式已无法满足目前调度的要求。

4 智能配电网优化调度关键技术

4.1 功率综合预测技术

在配电网的调度过程中，需要及时预测负荷、电源的功率，并评估配电网的运行状况，来提升调度管理效果。在实际应用中，对负荷和电源功率分别孤立预测，准确性较差，尤其是大型配电网。因此，在功率预测时，需要利用多种管理系统，采用大数据技术，将负荷和电源相结合进行功率综合预测，提高预测精度[4]。

4.2 调度网络优化技术

智能配电网的优化调度可以从网络技术入手，结合电网供电能力开展配电网络构架的梳理及优化。按照时间维度确定不同周期的控制目标，并分别采取相应措施：超短期目标重点关注节点电压、失电负荷、开关动作次数；短期目标重点关注日最低线损、开关动作次数以及最优节点电压；中长期目标重点关注月度最低线损、最优节点电压、最少开关动作次数。通过分别完成超短期、短期和中长期的调度目标来实现配电网优化调度。

4.3 分布式电源优化管理技术

近十年以来，配电网中以光伏发电和储能为主的分布式电源日益增多，改变了原配电网的纯负荷格局和潮流方向。在优化调度过程中，需要充分考虑分布式光伏及储能系统对配电网的潮流影响。分布式电源的优化管理主要采用实时修正、短期调控两种方式。结合电力用户的需求侧响应及对大型负荷的电力调度，达到提高分布式光伏消纳能力、充分利用分布式光伏的日间出力特性和储能系统“峰时放电，平谷段充电”的运行方式实现削峰填谷的调度效果。

4.4“源网荷”协调技术

智能配电网的电源、电网构架和负荷以空间维度进行区域内的互动。“源网荷”短期协调需要考虑区域内的电力电量平衡，“源网荷”长期协调需要综合考虑可再生能源消纳、线路损耗等因素。优化调度需要建立不同类型的配电网拓扑结构以保证负荷多样性，重点分析配电网区域内馈线间的相互支援以及配电网的整体平衡，提高配电网调度运行效率[5]。

4.5 智能在线仿真平台

电网构架较为复杂：交直流线路混联且有多种运行方式。现有调度仿真平台存在稳定性不足、离线仿真偏差大、在线仿真性能不足、预警功能不完善等问题。南方电网以分布式数据中心为平台基础，借助在线控制、仿真分析、决策辅助等智能化功能，实现调度工作转型，由人工经验分析转向智能化调度。智能在线仿真平台需要重点研究平台构架、算法和计算机软硬件，应用数字孪生、大数据、并行计算、内存计算等互联网技术，完善实时仿真、自动预警、计划编制、在线校核等功能。

4.6 节能环保调度技术

近年来，国家日益重视节能环保、降低能源结构中化石能源的消耗比例。电网企业需要全面分析管辖区域内的能源分布，研究电网与可再生能源的大规模融合。在编制节能发电计划时，优先调度水电、光伏、风电等清洁能源，并监控碳排放。编制节能发电计划时需网、省一体化，研究网损修正、安全约束、执行效果评估、调度规则规范等技术，研究电源的碳排放或减排标准、运行特性及建模技术，实现常规能源与间歇式能源之间协调运行和优化调度，实现地区电源结构优化、智能配电网节能环保调度的目标[6]。