城市电网规划改造与智能电网

摘 要：坚强智能电网的建设极大的推动了城市电网的规划与改造,同时,智能电网的自愈、清洁、节能等特征也给城市电网规划与改造提出了新的研究课题.结合智能电网的特征与要求,从分布式电源入网、配网自动化、数字城网、节能环保等方面探讨新形势下的城市电网规划与改造.

关 键 词 ：城市电网 规划 改造 智能电网

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-065-02

1.引言

2009年,国家电网公司提出建设坚强智能电网的发展战略,将建设以特高压工程为骨干网架,各级电网协调发展的智能电网.智能配电网的建设成为国家电网公司高度重视的环节,也为城市电网的规划与改造带来了新的研究课题.

城网是为城市供电的各级电压电网的总称,也是我国电网的主要负荷集中中心,城网规划是城市总体规划的重要组成部分.在智能电网的新形势下,城市电网规划与改造又将发生哪些变化,体现哪些新特征?下文将给出详细分析.

2.智能配电网（Smart Distribution Grid-SDG）

智能配电网是坚强智能电网的重要组成部分.与传统配电网相比,智能配电网提出了以下几个要求：

（1）智能配电网自愈能力强,可以解决供电不间断问题.

（2）智能配电网具备更高的安全性,可以有效抵御自然灾害破坏,避免大面积的停电.

（3）支持分布式电源的大量接入以及可再生能源上网的即插即用.

（4）支持与用户的互动,使用智能化电表,采取分时电价,以提升用户的知情权.

（5）对配电网及其设备进行可视化管理,全面采集配电网及其设备的实时运行数据,对配电网运行状态进行在线诊断和风险分析.

（6）实现配电管理与用电管理信息化,对配电网的实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成.

3.新形势下的城市电网规划与改造

3.1 城市电网规划与改造的现状分析

目前,我国城市电网规划城网规划难以及时跟进城市需求,城网结构很难与城市规划与电力的条块分割相适应,同时,城市的快速发展也给城网规划的负荷预测、远景估计等带来了难度.另外,城网规划还存在城市网络的电源点落后于城市建设、设备老化现象严重、供电不可靠因素增大、配网的设备更新与技术革新都不如主网快、城市电网改造涉及面广,停电难度大等问题.

3.2 新形势下城市电网规划与改造的原则

城网规划与改造的目的是通过科学的计算与规划,建设出电网结构优化、运行安全可靠、兼具经济高效和节能环保特征的城市电网,进而不断提高城网的供电能力和电能质量,以满足城市经济增长的需要.

在新形势下的城网规划中,应注意远近结合、协调发展,有明确的分期规划,同时结合适度超前的原则,城网规划年限与国民经济发展规划、城市总体规划的年限一致,一般规定为近期规划5年、中期规划10-15年、远期规划20-30年.

要求实施后达到以下水平：（1）充足的供电能力.（2）坚强合理的网架结构.（3）规划与改造后的城市电网与上级输电网相协调.（4）输变配电投资规模达到经济合理、比例适当.（5）体现区域差异,技术经济指标合理,与社会环境相协调.

3.3 新形势下城市电网规划的编制

（1）城网的现状分析：城市的功能定位,社会经济发展情况,城网的布局,负荷分布的现状.

（2）负荷预测：进行总量、分区和空间负荷预测.

（3）制定技术原则：各个分期的规划技术原则.

（4）电力（电量）平衡：电网有功、无功的电力和电量平衡.

（5）确定远期电网的初步布局,作为编制分期规划的发展目标.

（6）根据预测负荷和现有的电网结构,经过分析计算,编制近期的分年度规划和中期规划.

（7）根据近、中期规划确定的最后阶段的城网规模和远期预测的负荷水平,编制远期规划.

3.4 构建节能、绿色、智能的新型城市电网

智能电网倡导节能、绿色,构建新型城市电网的挑战与基于同在.新形势下的城网规划与改造需要考虑：多适应的电网规划优化、节能减排下的电网规划方法、新能源对电网规划的影响、区域电网协调规划、考虑全寿命周期或成本管理的电网规划、城市电网规划改造和二次系统规划依据等.

3.4.1 新能源对城市电网规划的影响

随着风电、光伏等各类清洁能源的大量出现,对配电网要求具有相应的接纳能力,在实现自愈、互动和兼容的基础上,支持对分布式能源（微网、电动汽车、各种储能装置等）的即插即用（plugandplay）.

所以,城市配电网在规划与改造等方面也应随之跟进,开展相应的智能配电关键技术研究,研制出新的智能化设备,提高配电网供电可靠性和设备兼容性,提高供电能力、改善供电质量,提升城市电网的安全预警和应急供电能力.

分布式能源的容量一般在50MW以下,主要是指：在电力负荷区域内,能源利用率较高,绿色环保的可提供电、热的发电装置,例如：太阳能、燃料电池、风力发电、生物质能发电等.

城网电网的规划对分布式电源的接入有几点要求：

（1）除专线接入的情况外,接入的分布式电源容量应小于接入线路容量的10%-30%.

（2）接入点的短路电流与分布式电源机组的额定电流之比,也即短路比,应大于10：1.

（3）分布式电源接入点的短路容量应小于断路器遮断容量,如果出现超限情况,应加装短路电流限制装置.

（4）对分布式电源的并网运行,数kW至数十kW容量的分布式电源,并网电压等级要求0.4kV；数十KW至7-8MW容量的分布式电源,并网电压等级要求10kV；8-30MW容量的分布式电源,并网电压等级要求35kV或66kV；而30-50MW容量的分布式电压,并网电压等级要求66kV或110kV.对分布式电源所发电力,应采取就近消纳为主的方式,除利用可再生能源发电外,原则上不允许分布式电源向电网反送功率. 3.4.2 积极推进城市配电网自动化

目前,北京市电力公司已经在京实施了东西城配网自动化试点工程,将配网的自愈功能作为亮点,并顺利通过了国家电网公司的验收.天津、大连、上海等大中型城市以及南宁、兰州等省会城市都已纷纷投入对配网自动化的研究中,配网自动化试点工程已遍地开花,各种智能小区、用电信息采集系统试点工程建设工程日益增加.

在城市电网的规划与改造中,对智能配电网的实施要求如下：

（1）为提高城网运行的可靠性和管理水平,在配电网自动化的实施过程中,应根据城市电网发展的需要,按照因地制宜、分区分层管理的原则,确定科学合理的配网自动化发展规划.

（2）在城市电网规划中,必须考虑到使配网自动化的功能与一次系统相协调,同时按照经济和实用的原则,考虑一次设备的性价比.在一次设备具有良好基础的条件下,开展配电网自动化的规划.

（3）由于城市的发展是不均衡的,城市在中心区、城区和郊区的负荷情况以及对安全可靠性的要求不尽相同,应根据不同区域的情况来规划配电网自动化的实施进度,但应满足信息交互要求.

3.4.3 开展数字化城网的信息建设进程

智能电网的一个显著标志就是IEC61850通讯规约的使用和不同设备间的信息交互和集成.对于数字式城网的建设,在进行其信息管理系统的规划和建设中,应具备统一的规范.

城网自动化的一揽子项目,包括：电网项目规划和管理、电网安全生产管理、相关的办公、财务、人力资源管理、电网营销和招投标管理等,都将建立在城市电网数字化信息管理系统的数据平台基础上.

所以,信息管理系统的建设应按照纵向贯通、横向集成、高度统一,进行数据共享,不断完善管理系统的信息安全和畅通.

3.4.4 建设节能环保的绿色城网

在城网的规划中,应遵循智能电网“奉献清洁能源”的要求,建设资源节约型和环境友好型的电网.主要体现在以下几点：

（1）城网工程的噪声、工频电磁场、通信干扰等必须满足相关的国家标准和工程施工技术要求.

（2）考虑同杆并架和紧凑型的线路走廊,节约城市用地,并推广采用节能型的电网设备,淘汰各种高能耗产品.

4.结语

作为电网的用户侧,城市电网的规划与改造与城市发展息息相关,相信在智能电网建设的推动下,城市电网的明天会更绿色、高效、美好.