智能电网发展与城市配网的规划改造策略研究

中国南方电网广西电网有限责任公司 陶毅刚 李小伟 张俊成 谭晓虹 崔志威 李镕耀

2009年国家电网公司提出了智能电网的发展战略，即要以建设特高压工程为骨干网络架构，各级电网统一协调发展的智能电网。由此智能电网的发展建设成为国家电网公司重视的一个重要内容，也成为新时期城市电网规划和改造的一个重要课题。城市电网是城市供电各级电压电网的统一称呼，也是国家电网重要负荷集中中心。城市规划是城市总体发展规划的重要组成，在智能电网的深入发展下，城市电网的规划改造开始得到人们的重视。文章结合智能电网建设的内涵和基本要求，就如何借助智能电网更好的规划和改造城市配网进行探究。

1 智能配电网建设规划的现状、原则及应用技术

智能电网和传统配电网相比具备以下优势：智能配电网具备较强的自愈能力，在使用时能解决供电不稳定的问题；智能电网的安全性较高，在使用时能更好抵抗自然灾害，在出现电力系统故障时能更好规避停电问题；支持分布式电源的大量接入，也能实现可再生能源的随插随用；支持用户间的互动交流，根据用户的电量使用情况来分阶梯的收费；能实现对配电网的可视化管理，在配电网运行过程中可全面收集整理电网设备的数据信息，并对配电网的运行状态进行在线监督和风险防控分析[1]。

传统配电网依靠用户投资建设，而用户的投资建设管理往往无法实现对整个电网运行的统一规划管理，在配电网运行的过程中有很多项目都无法顺利实施，地下管线更是无法随意设定，配网资产无法根据需要来提取使用，最终对配电网的安全、稳定运行带来了比较大的负担。电力公司平时的电网规划管理工作局限在35千瓦以及以上的电网规划，在电网规划管理的时候重点考察各个地区变电站容量是否满足快速增长的电力负荷的使用要求，对10千瓦电网的规划比较局限在现有的理论和技术层面，随机应变性较差[2]。

电网改造规划现状：现阶段城市电网建设规划的制定和城市发展建设步伐、基本需求不相适应，城市电网的结构也很难和城市发展规划目标适应。同时城市化进程的加快也对城市电网的规划管理加大了负担，无法实现对城市电网电源点的科学分析和管理。最终导致城市网络电源点的规划落后于城市建设，电网规划设备老化严重，城市电网改造困难[3]。

电网改造规划原则：城市电网规划改造的目的是能够实现对电网的科学使用，根据城市化建设发展需要打造出运行安全、可靠，兼具环保性和经济性的城市电网，从而不断提升城市电网的供电能力，充分满足城市发展需要。在新时期，城市电网规划要坚持远近结合、统筹协调的发展原则，将城市电网规划管理和国家经济发展需要相结合，在不同的阶段制定出不同时期的发展计划。新形势下城市电网改造规划要达到以下的水平：经过改造之后的城市电网要具备持续性的供电能力[4]；经过改造后的城市电网拥有科学合理的网络架构；经过改造之后的城市电网能做到上下级的互相协调；改造后的城市电网输配电投资规模和社会经济发展规模相适应；城市电网的规划建设符合地区经济发展需要。

配电自动化技术。配电自动化是智能配电网发展管理的一个基础力量，在实现的过程中会应用多种通信方式来监督控制配电系统的运行情况，并通过和其他关联系统的紧密结合来提升电力资源的综合利用率。配网自动化的实现具备数据信息的收集整理、监督控制、电压管理等功能，即能够为各个领域发展需要来为其提供持续性的电力资源支持[5]。

分布电源接入技术。分布电源在接入到配电网中后，配电网会从单方向的辐射结构转变为一种多方向的多元化辐射结构。配电结构的改变也会影响配电设备的选择和使用，在分布式电源达到一定接入数量后会引起谐波和三相电压使用不平衡问题。为能够规避这个问题，在智能电网规划的过程中需加强对继电保护、配网无功平衡的重视[6]。

微网技术。整合了发电机装置、负荷承载装置、储能装置、控制装置，在整合这些装置后打造出一个独立的供电系统，使得配电网在运行的过程中拥有一个统一的控制系统支持。整合设备会和配电网形成一种互相关联的运行模式，在电力资源管理方面体现出了交互性、灵活性的特点。

2 智能电网发展下城市配网的规划

加强对电力需求负荷分布情况的分析。在城市电网发展规划中，负荷分布预测是一项十分重要的工作内容。在社会主义市场经济的影响下，我国电力负荷预测和城市电网发展间存在一些不相适应的问题，电力负荷分布预测成为当前城市发展规划需要思考和解决的问题。以往对电网预测的主要方式包含电力弹性系数法、回归分析法、单耗法等，但随着城市电网的发展，这些传统分析方式不再能够满足城市电网规划需要。基于10kV配电网在城市的应用，在电网布局前需提前对电力负荷情况进行评估，根据评估结果优化电力布局，并根据不同区域的电力使用需要来设立不同的电网配电模式[7]。

选择适合的电网结构。在城市化进程的加快下要求智能电网的发展要和城市发展相适应。在城市电网的规划管理中需实施分层次、分区域的电力资源使用管理策略，根据地区的用电需求来科学合理的设置电压等级，确保电源和负荷的平衡。一般情况下，电网网络架构和电压等级、负荷数量、位置、电源点存在关联，根据这些关联要素的关系形成几种电网网架结构：放射式网架结构。放射式电网是一种比较简单的电网结构，在使用时具备控制方便、操作简单的特点，但由于其属于单回线供电模式，运行可靠性不高；链式电网架构。能容纳多个电气设备，是一种放射性电网结构，但由于其电源单一运行可靠性不高；多电源环式电网结构和串联电网结构。这种电网结构复杂且内部元件薄弱，整体性能不高。

打造节能、绿色、环保城市电网。现代化智能电网的建设要始终具备节能、环保的特点。为达到这种发展目标，在城市电网规划管理的过程中需从多个角度来进行电网的建设，多方面考虑新能源在电网运行管理中的作用，合理优化配置各个电网资源，节省电网运行的管理成本。

新能源对电网规划的影响。新能源的出现和发展对电网规划产生了深刻的影响，就此要求智能电网不仅要和城市电网发展相适应，而且还需具备接纳新能源的能力，根据城市化进程发展需要来打造出一种互动、协调的能源发展模式。城市智能电网的发展要和新能源变动需求适应，在技术和设备方面持续推陈出新，从而提升城市配电网的兼容性和安全可靠性。分布式能源包含生物能、风能、太阳能，基于能源的特点，分布式电源在接入时要确保接入线的容量超过电源接入的10%到30%的比例，分布式额定电流和接入电流的比例为1:10。在电网系统需要电源开关并网时需对开关进行检测，根据检测结果实施必要的保护，在分布式电源出现故障的时候及时找到故障的根源，由此解决故障问题。

积极推进城市配电网自动化发展。为能提升智能电网管理水平需在智能电网自动化建设中因地制宜的规划城市电网管理，增强城市电网规划的安全性、合理性、可靠性。在城市智能电网建设过程中还需考虑智能电网的社会适应性，按照经济可靠的原则来选择智能电网运行管理设备；积极推进数字化智能电网建设。和一般意义上的电网运行相比，智能电网能实现多个设备间的沟通交流，并通过专业的通信端口来转化和管理应用各类信息，进而实现对电网信息的统一化、规范化管理；第四，打造节能环保的绿色网络。在城市智能电网建设过程中要综合考虑工程噪声、电磁场、通信信号对电网信号的干扰，严格按照国家规范的标准进行建设。

综上，伴随智能电网在城市建设中的发展，国家对智能电网建设改造也制定了一系列关联的规定，规定城市供电率需保持在99.9%的比例，电压合格率不能低于98%，城市电网线损率不能超过5%。但是从当前发展实际情况来看，我国城市电网的线损率一般都超过了5%的比例，且在配网线损中中低压配网的线损率超过60%的比例。在对这一现象深入分析之后发现，出现这类问题的原因是在电网中使用了比较多的高损耗变压器，加上设备的老化和负荷的超载也无形中加剧了问题发生的严重性。为能解决这些问题，文章结合智能电网的发展内涵和发展优势，立足于当前城市配网管理实际，就智能电网发展下城市配网的规划技术应用问题进行了探究，旨在能够使得智能电网更好的适应城市化发展要求。