基于源网荷互动的分布式能源智能化全过程管控体系研究

林琳，刘博，林祺蓉，王俏俏，刘红霞

（国网山东省电力公司济南供电公司，山东济南250012）

基于源网荷互动的分布式能源智能化全过程管控体系研究

林琳，刘博，林祺蓉，王俏俏，刘红霞

（国网山东省电力公司济南供电公司，山东济南250012）

社会发展对电力可靠性的要求越来越高，过去济南地区配电网停电较多，供电质量有待完善，客户满意度有待提升。通过分析原有分布式能源管理模式弊端，从分布式能源的规划、设计、建设、验收并网、运行管理等各个流程采取措施，实现分布式能源全过程、全透明、可视化管控，变“被动式独立运行”为“主动式智能运行”，提升供电质量，提升供电企业品牌社会影响力。

源网荷互动；分布式能源；智能化管控

0 引言

随着经济社会发展，建立在化石能源基础上的能源生产和消费方式亟待转变，分布式能源作为基于小规模清洁能源及能量梯级利用设施，将发挥更加突出的作用［1］。分布式能源并网导致配电网结构更加复杂，采用原有的配电网控制技术已无法满足电网的需求，同时故障恢复情况下流程复杂，处理时间长，恢复电力供应周期长，对客户供电可靠性带来不利影响，影响客户满意度［2］。因此，优化分布式能源并网流程、实施分布式全过程闭环管控、提升分布式能源管理水平，对提升济南地区配电网安全稳定运行水平和供电企业品牌社会影响力具有重大意义。

作为“国际能源互联网”的重要组成部分，分布式能源将发挥重要作用，逐步改善依靠化石能源发展的局面，实现局部电网供电自给自足，是未来智能化电网发展的必然趋势［3］。

1 现状分析

1.1 运转流程

在济南供电公司内，分布式能源从规划到运行期间经过规划、审查、设计、建设、验收、整改等多个环节与步骤，每个环节及步骤均由不同部门及单位负责，并网相关信息散落在各个系统，缺乏一体化的生产信息管理系统支撑，在配网接入审查、建设周期汇报、并网条件验收、运行数据监视等环节，在互相衔接、互动推进方面存在管理上的壁垒，容易造成问题获悉不及时、流程运转不流畅，难以形成协同联动，分布式能源管理一盘棋的合力。

1.2 前期规划

分布式电源的整体规划主要依靠客户自身对分布式能源的判断与投资情况，无法充分反映电网对分布式能源真正接纳能力及规范化配置。造成前期规划无法与电网需求进行合理匹配，对区域电网长期运行带来一定安全隐患。

1.3 运行管理

分布式能源并网运行后，对10 kV并网分布式电源通常采取EMS或DMS系统的SCADA功能实现分布式电网发电数据在线监视。但对380 V及220 V并网分布式电源缺少有效途径及手段实现对其运行管理。同时虽然对10 kV分布式能实现基本的数据采集，但缺少高阶应用，无法对其运行状态进行长期评估，对区域电网的接纳能力缺少衡量手段，无法进行发电功率预测及周边用电负荷预测。造成分布式能源运行管理缺乏基本的控制基础，对其管控更缺乏有效控制手段。

1.4 运行状态

对低压用户，分布式能源并网后，发电情况尽可通过月末进行电费结算时确定当月发电情况，无法获知分布式发电系统即时运行状态；对10 kV分布式发电客户，虽即时可获取发电数据，但只能在配电室内实时获取，受制于地理环境，同时更无高阶应用对其发电状况进行指导，反馈发电变化情况及系统可能存在问题，缺少提供有效提升发电水平的具体措施。

2 智能化全过程管控体系

2.1 优化管控体系

成立分布式能源并网协调工作组。济南按管理辖区划分有营业室、市场室、3个服务分中心及6个县公司，每个机构均具有独立管辖辖区内分布式电源并网协调及相关客户管理职能，职能分散，从公司层面协调困难、周期长。济南供电公司整合各个单位分布式能源并网协调业务职能，由营销部牵头成立分布式能源并网协调工作组，统筹负责济南市全部分布式能源并网协调工作，相关分布式业务均由此工作组统一协调开展，相关资源调配由协调工作组统一组织实施。

成立分布式能源运行管理工作组。在原有调控模式下，配网调控班主要负责市辖区10 kV电网分布式能源的调控管理业务，对低压并网的380 V及220 V分布电源监管缺少有效手段。济南供电公司由调控中心牵头成立分布式能源运行管理工作组，通过技术手段将380 V及220 V系统纳入运行管理部分，借助分布式能源智能管理系统实现分布式能源24 h不间断运行监控及源网荷互动、功率预测等功能。

两个工作组协同配合管理模式。分布式能源并网协调工作组及分布式能源运行管理工作组协同配合，并网协调工作组主要负责并网前3个环节的服务工作，并协助运行管理工作组做好前期技术措施的实施及保障工作；运行管理工作组负责后2个环节的服务工作，通过后期运行分析，确定分布式能源区域接纳能力及相关接入要求，反馈并网协调工作组在前期各个环节实现合理化控制，避免规划、设计等环节的盲目性，同时在确保电网安全的同时实现客户利益最大化。分布式能源管控体系组织结构如图1所示。

图1 分布式能源管控体系组织结构

2.2 配电网运行实时监控

为全面满足故障研判需求，夯实配网抢修管理运转基础，济南供电公司按照国家电网公司《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》有关标准要求，建设大型配电自动化主站一套。配电自动化主站实现配电网及分布式能源的监视和控制、故障告警、故障自动隔离处理、事故反演、电网分析应用等功能。济南供电公司同时开展配电线路自动化改造，重新规划改造配电网一次网架，加装配电开关和配电终端，累计改造环网柜219座、分段（联络）开关494台，加装分界开关2136台，智能终端2 800余台，敷设光缆337 km，接入线路519条，全部投入全自动馈线自动化模式，实现配电自动化全覆盖。

配电自动化系统投运后，适应分布式能源接入系统的需要，实现了配网线路故障的自动隔离和自愈，提升电网运行可靠性；实现了远程监视和遥控操作，通过定量分析配电网运行状况，解决了调度员的盲调问题；通过遥控功能合理调整配网运行方式，解决了配网现场操作到场时间长，受交通、天气影响较大的难题。通过配电自动化系统建设，配网调控可以实时获得配电网运行信息，分析配电网运行状况，在配电网故障发生后能够快速准确做出故障研判，全面提升配电网实时监控水平。配电网调度自动化系统架构如图2所示。

图2 配电网调度自动化系统架构

2.3 分布式智能化管控平台

济南供电公司于2013年开发建设分布式能源管理平台（分布式能源监控主站），平台采用地区（市）级供电公司集中方式建设，支撑地县两级配网抢修业务应用，通过跨越安全区的数据交互总线或数据中心与相关系统集成，系统采用SOA架构并以服务的方式在总线上发布，模型及交互标准遵循IEC61970/61968-CIM和SG-CIM标准和规范。

分布式能源智能化管控平台作为分布式能源管理业务应用的信息化支撑平台，已全面实现了分布式能源接纳能力分析、实时全方位监控、防孤岛保护及计划孤岛运行、供电质量实时可视化监视、用电负荷短期及超短期预测、快速发电功率预测、运行状态实时评估预警、主动协调控制、用户高度参与的智能手机客户与系统互动等功能，实现了分布式能源的全过程智能化管控。分布式能源智能化管控平台功能构架如图3所示。

图3 分布式能源智能化管控平台功能构架

接纳能力分析。对分布式能源进行系统性分析，确定潮流及电压约束条件，进行静稳定及短路电压电流的实时性分析，对分布式能源并入区域网络进行经济性、可靠性、安全性3个维度的综合评估，确定局域电网对分布式能源并网接纳能力可行性分析。

实时全方位监控。实时获取分布式能源发电信息现状，同时实现周边环境信息获取，如气温、风力、光照强度等。根据电气数据实时生成图形可视化潮流，方便电网调控人员即时判断分布式电源状态，实现分布式电源的全方位监控。

孤岛并网监控。根据防孤岛保护配置情况确定局部电网的非计划性孤岛和计划性孤岛运行可行性，对具备孤岛运行的分布式网络实施并网控制及检测，科学合理安排分布式电源故障处理，确保电网运行安全的同时提升用户供电可靠性。

电能质量在线监测。对分布式能源并网点电压及谐波情况进行在线监测。不同原理分布式能源对系统适应性及发电质量不同，通过对电能质量相关的谐波、电压等要素进行在线监测，及时反馈电网调控人员及客户，对设备或运行状态进行及时调整，确保周边用户用电可靠、稳定。

发电功率预测。根据系统实时获取气象等信息，结合发电模块历史及实时运行状态，通过一定的算法实现分布式能源发电功率预测。根据预测结果合理调整当日全网发电计划，确保供用电负荷匹配，提升电网运行可靠性。

用电负荷预测。以环境信息为基础，结合历史负荷特性及曲线，对未来一段时期电网用电负荷情况进行定量预测，确保合理安排发电机组出力，保障电网安全。

运行状态实时评估预警。通过各项电网实时数据及对未来、历史数据的综合分析，评估当前电网运行状态，包括紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态、非经济安全状态、经济安全状态，并通过可视化图形信息进行直接展示，方便电网调控人员及时掌握电网当前运行状态及存在问题，为及时消除电网隐患及故障提供可靠技术保障。

主动协调控制。根据当前电网运行状态对电网进行主动控制，如通过主配网协调冲击电流计算协调主配网进行大面积负荷转移；实施局部电网计划性孤岛供电；在负荷高峰时段进行计划性削峰填谷；当电网供电能力不足时及时介入需求侧负荷管理，实施有序用电等。

通过分布式能源智能化管控平台，提供了基于多数据源的分布式电源运行状态分析，通过利用对设备运行状态、预测状态、风险预控、主动控制、智能互动等立体化、可视化管理手段，确保分布式电源并网运行全过程管理，实现分布式电源运行管理的快速化、智能化、标准化。同时，通过全面监测分布式电源运行状况，利用在线风险评估与预警等功能，对各类设备异常进行科学评估，及时发现隐患风险、主动预警提示，变事后被动抢修为主动预防性调整，减少用户停电时间，提高供电可靠性。

2.4 应用效果

分布式能源全过程管控体系建设后，2016年上半年，停电用户数平均下降20%，用户停电时间平均缩短24%，大幅降低了运行检修人员的工作量，供电可靠性和服务质量显著提升。按节省电量进行计算，累计经济效益达到767万元，平均年度效益额447万元。供电可靠率由99.684%提供到99.992%以上。通过分布式管理平台，有效缩短停电范围及停电时间，使客户真正体会到“以客户为中心”的供电服务意识，客户供电服务满足度调查由92%提高到96%。

3 结语

通过建设基于源网荷互动的分布式能源智能化全过程管控体系，提升了济南电网分布式能源整体管理水平，对济南市配网运行管理的提升以及提高管理决策的准确性和时效性发挥了重要作用，特别对分布式能源接纳水平及评价、计划性及故障非计划孤岛运行、配电网运行状态实时评估预警及主动决策等方面进行了积极探索，取得了较好的经济效益和社会效益。通过分布式能源智能化管控，加快转变能源发展方式、提高清洁能源比重，有效地提高能效、减少污染，实现能源需求减量化、能源供应充足化、能源供应清洁化，显著减少碳排放，缓解化石能源开发引发的气候变暖弊端，对经济社会发展、能源资源供应、能源消费行为起到引导和促进作用。

［1］刘振亚.全球能源互联网［M］.北京：中国电力出版社，2015.

［2］王成山，李鹏.分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战［J］.电力系统自动化，2010，34（2）：10-14.

［3］查亚兵，张涛，谭树人，等.关于能源互联网的认识与思考［J］.国防科技，2012，33（5）：1-6.

Research on Distributed Energy Intelligent Whole Process Management and Control System Based on Source Network Interaction

LIN Lin，LIU Bo，LIN Qirong，WANG Qiaoqiao，LIU Hongxia
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

Coming with the development of the society，the requirment for the reliability of the electrical power supply is becoming higher.In the past，more frequent power outageed happens in Ji’nan area.The quality of power supply needs to be improved to satisfy the need of customers.By analyzing the problem of the traditional model of the distributed energy management，improvement are made based on the problem identified within the various processes of distributed energy management such as planning，designing，construction，acceptance and grid operation management.This ensures that the implementation of distributed energy is visibly controlled through the whole process with maximum transparency.Through these actions，the old“passive independent operation”is replaced by the new“active intelligent operation”with enhanced quality of power supply and improved social influence of the power supply enterprise brand.

source network interaction；distributed energy；intelligent control

TM73

A

1007－9904（2017）05－0047－04

2017-03-20

林琳（1987），女，工程师，从事电网调度自动化系统运行管理工作；刘博（1987），男，工程师，从事电网调度运行管理工作；林祺蓉（1972），女，高级工程师，从事电网调度运行管理工作；王俏俏（1984），女，高级工程师，从事电网调度自动化系统运行管理工作；刘红霞（1985），女，工程师，从事电网调度自动化系统运行管理工作。