智能电网发展与城市配网的规划改造模式探究

蹇昭龙

中国水利水电第六工程局有限公司 辽宁 沈阳 110000

引言

智能电网设计形式是目前广泛应用的一种技术形式，在城市化的发展中发挥着非常突出的作用。它是城市配电网建设中电力能源系统的重要组成部分，对促进城市配套服务的发展起着积极的推动作用。在实际管理控制中，应结合规划建设的基本要求，依据城市化发展的特点和需求等进行落实，只有合理进行电网规划，才能符合要求，在实施中可以从经济效益、技术体系等方面实现城市配网规划的进一步落实。针对切实存在的各类问题，在当前阶段如果不及时对存在的各种问题进行处理，很容易影响城市配电网的规划设计。城市配电网设计中存在设备老化的问题，应结合城市配网改造的具体情况，在发展电力时要保证电网建设与城市建设发展相匹配，从而保证供电的可行性。

1 智能配电网建设规划介绍

1.1 智能配电网优势

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。

1.2 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增加了负担，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。

1.3 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；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。

1.4 智能配电网的关键技术

1.4.1 分布式发电技术。智能配电网技术以分布式技术为主，在设计过程中必须发挥客户端的作用，对配电网技术进行优化。通过对所在区域的配电设施的基础优化之后，可利用多余的电量进行发电，在整个过程中确保电力输出的合理性，只有合理处理，才能保证分布式处理的优势。分布式发电技术本身有突出的作用，考虑到太阳能和风能等利用情况，在实施中借助同步电机和感应电机以及变流器等进行接入处理。智能配电网中分布式的形式，不会对周围环境产生影响，本身有良好的节能型和环保性。但是此类技术本身也有一定的局限性，考虑到自身的节能型和环保情况等，需要突破当前的局限，实现创新应用。在整个过程中，对分布式发电系统需要实现进一步的合理应用，只有不断提升技术的应用优势，在技术升级中，以经济效益和社会效益为发展目标，积极响应国家的号召和要求，依据政策的要求和需求，开展合理的管控，将分布式发电纳入到城市电网管理中去，确保实现智能化[1]。

1.4.2 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。

1.4.3 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 城市配电网存在的问题

2.1 外部环境变化大

2.1.1 城市电网建设周期过长。由于城市电网建设还涉及了环境等各方面的因素，在电网建设前还需经过环评等行政许可手续，导致电网建设周期延长。从而使电网规划与改造面临更大的负荷预测偏差，同时增加了资金压力，并且会导致一些规划项目不能如期投产。

2.1.2 城市电网建设成本过高。目前，城市配电网的改造一般都基于城市经济和环境发展要求，大部分配电线路用地下或者半地下形式，这使电网改造的成本大幅度提高。同时，拆迁补偿成本也在上升[2]。

2.2 电网运行风险不断加大

2.2.1 负荷预测难度加大。目前我国城市经济高速发展，用电负荷也急剧增加，负荷的发展和情况变化很复杂。而对城市电力负荷预测不准确将会带来以下问题：①导致城市配电网规划中电源容量的规划不合理；②影响配电设施的选址，导致配电网供电能量的分布与负荷不匹配。

2.2.2 全国电网互联程度不断提高。全国“一张网”的发展目标使电网的互联性不断加强，解决了我国能源分布不均衡的问题，提高了电网的利用率。但是同时带来了电网运行的风险问题：如短路电流增加。当电网发生故障，调度处理不当或者不及时时，很容易造成事故扩大。

2.2.3 分布式电网增加。国家鼓励发展新能源如太阳能发电、风力发电等，但新能源接入电网具有随机性，给电网安全运行增加了很大的风险。如增加电网运行的方式的复杂性，增加电网故障时的短路电流，对电网容易形成冲击[3]。

2.3 电网安全运行要求不断提高

2.3.1 可靠性要求提高。城市配电网是一个大型的受端电网，安全稳定能力比较弱。城市配电网是城市所有服务措施的基础，电力系统必须不断提高供电可靠性，强化电网结构，满足城市发展的用电要求。

2.3.2 经济性要求提高。供电是城市最基础的服务，电力的成本与电价直接挂钩，并影响着综合物价。所以，对电力经济性的要求不断提高。同时，土地成本、环保成本等提高，也造成城市配电网规划成本的提高。所以，必须通过更合理的规划以提高电网的运行的经济性[4]。

2.3.3 对抗重大自然灾害的能力要求提高。重大自然灾害频繁，对城市电网也提出了极大的挑战。所以，对城市配电网抗灾、容灾的能力不断提高，并要求提高电网建设的标准。

3 智能电网发展形势下的城市电网规划改造模式

3.1 进行电力需求负荷的分布和预测

尽管我国的经济体制从计划经济转型为市场经济，但长期的计划经济体制使得我国电力负荷预测难以适应现代城市电网的发展速度，而在现代城市的发展规划中，负荷分布预测已经成为城市电网规划和发展的决策基础[5]。

在传统的电网预测的电力弹性系统参数中，包括回归分析法和单耗法等，在现代城市电网规划的过程中，如何适应智能化城市的发展需求是重点，在城市电网的建设中，突出10kV配电变压器，在过去的城市电网建设的过程中，电网规划建设结合配电变压器进行布局，如果缺少科学合理的负荷，则会导致变压器分布不合理的现象，出现变压器超载或者轻载等现象。电网在不拒签通过负荷预测之后，结合原有的基本用电情况进行电力布局和规划，结合区域不同设立的年限进行电网配电模式的调整。另外，还可以通过对各小区负荷值的监控，进而将负荷密度数据进行统一整理，通过对10kV配电变压器的现行和历史统计的负荷数据，使用外推法等传统统计分析手段，来预测10kV配电变压器的负荷。最后，可以通过上述方法对全市用电负荷情况进行分析预测，然后再利用弹性系数法、单耗法、综合用电法等预测法进行核对，根据核对评估确定城市电网规划中需要的负荷预测值[6]。

3.2 选择合适的电网结构

在当前城市化发展的过程中，智能电网的规划和设计是一个复杂的过程，在城市发展中必须确保相互适应，在城市电网的基本建设阶段，合理的规划和建设，根据实际的分区和分层布局等，对电压等级调整之后，可确保电源的负荷平衡，由于网络设计结构和电压等级和电源点的控制等存在差异，在设计中必须掌握具体的类型，合理进行安排和设计。

4 如何构建智能化城市电网

4.1 充分借助新能源

随着新能源的出现和广泛应用，新能源建设对城市电网规划建设也有一定的影响，这就需要智能电网不仅可以满足城市电网的发展需求，而且还要具备兼容接纳新型能源的能力，在实现电力供应的基础上，实现能源的兼容模式。因此，城市智能电网应在自身发展的基础上，不断适应新能源的发展需求，不断更新技术，研发新设备，不断提高城市配电网的兼容性和可靠性，提高城市供电质量，提高城市电网的安全应急供电能力[7]。

4.2 积极推进城市配电自动化

在城市电网智能化发展阶段，配电网的供电可靠性和整体运行管理水平经过不断调整得到了提高。在城市智能电网建设中，应充分考虑智能电网建设的经济适应性，并结合设备的性价比进行科学合理的建设。在城市建设中，不同区域的功能设计存在差异，在城市建设中，要根据实际分区和要求进行综合布局。

4.3 开展数字化信息建设

在目前的建设过程中，采用的是数字化信息化建设模式。根据不同阶段的数据和信息交换情况，在智能管控中通过对违约方式进行分析，立足当前管理情况，积极开展数字化形式。在数字化管理的基础上，按照当前管控的需求和要求实施，只有合理进行处理，才能实现招投标综合管控的自动化管理，从而满足电网自动化的需要，完善智能电网的规划建设[8]。

5 结束语

总之，随着我国智能电网的不断发展，我国已经形成了一个全国性的智能电网系统，为我国城市化的发展以及城市经济的发展做出了巨大的贡献。随着国民经济的快速发展和电网规模的加剧，对电网质量和安全性、可靠性的要求也进一步提高，这样就要求智能电网也要更新换代，以进一步适应城市化的发展要求。