智能数字电网环境下配电网能源管理技术研究

冯仕航

（广东电网有限责任公司茂名供电局，广东 阳江 525000）

1 智能数字电网环境下配电网能源管理技术的研究现状

1.1 主动配电网研究现状

主动配电网指含有一定比例的分布式能源设备，能够灵活地调节网络拓扑结构，通过对分布式电源进行主动管理和主动控制，能够实现网络资源协调优化的配电系统[1]。传统配电网对间歇式新能源采用的控制方式为“即插即忘”型，不符合电网的并网需求，这种被动管理方式严重限制了配电网对新能源的消纳。主动配电网，是对分布式电源进行主动管理和控制。因此，主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制，“源-网-荷-储”协调优化运行关键技术的有效解决手段。为有效缓解主动配电网全局优化的通信压力，解决高渗透率间歇式可再生能源接入配网下的多源协调控制及有效消纳等问题，文章将主动配电网划分为多个区域配电网，结构如图1 所示。

图1 主动配电网结构

主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制，以及“源-网-荷-储”协调优化运行关键技术的有效解决手段。为有效缓解主动配电网全局优化的通信压力，解决高渗透率间歇式可再生能源接入配网下的多源协调控制及有效消纳等问题，文章将主动配电网划分为多个区域配电网。

1.2 能源管理技术的现状

智能数字电网环境下的配电网能源管理技术包括电能质量控制、电网安全管理、电网规划和运营管理等多个方面。目前，配电网能源管理技术主要包括以下几个方面。

（1）电能质量控制技术。电能质量问题是影响配电网可靠性和供电质量的主要因素之一[2]。当前，电能质量控制技术主要采用滤波、补偿和降压等手段进行控制。

（2）电网安全管理技术。配电网作为能源供应的重要组成部分，其安全管理至关重要。目前，电网安全管理技术主要包括电网保护技术、电力设备运维管理和电网远程监控等方面。

（3）电网规划技术。电网规划是配电网能源管理的核心。在智能数字电网环境下，电网规划需要考虑更多的因素如能源类型、负荷需求、电价变化等，还需要考虑新能源的接入和管理问题[3]。

（4）运营管理技术。运营管理指对配电网进行监测、控制和调度等方面的管理。当前，运营管理技术主要包括自动化控制技术、数据采集和处理技术等。

1.3 电力自动化的应用现状

电力系统的自动化主要指利用计算机技术对电气设备的自动控制和管理。在实际应用中需要使用到先进的通信技术、网络通信等。

1.3.1 远程监控功能

远程监控功能通过电缆将电网内所有运行状况实时地传输至调度中心，不仅能实现与线路及供电公司之间数据交换和信息共享，还能实现电力系统内部各部门间的交流互动，便于对其进行协调控制和管理。

1.3.2 网络通信功能

电力系统中的各种信息都可以通过远程控制模块实现并能够对这些信息进行有效的实时监控和管理。

1.3.3 数据库功能

数据库是电气主站自动化控制系统、供电公司管理系统等信息系统中必不可少的一部分，同时为用户提供了查询及检索服务,方便用户及时了解电网运行状况以及故障原因等问题。数据库功能实现的核心便是良好的数据保护功能的实现，数据保护模块如图2 所示。

图2 数据保护模块

1.3.4 通信技术

电力系统通信主要包括了广域网与局域网络2个方面，通过远程控制可以实现信息共享和资源交换的优势得到充分发挥。

2 智能数字电网环境下配电网能源管理技术特点及不足

2.1 智能数字电网环境下配电网能源管理技术特点

（1）安全性。安全性指电网设备装置进行合理配置，确保其在运行中不出现故障，保证线路、设施能够正常工作。同时，需要考虑到设备是否处于良好状态。如果发生异常情况那么会造成整个电网无法继续运转。因此，要加强电力企业内部人员培训力度及管理制度的完善程度来保障电气化铁道供电安全问题。

（2）可靠性。可靠性指供电系统能够安全可靠的运行，保证电能质量，减少线路故障次数，同时要充分考虑到电力设备本身存在的问题及缺陷。在整个电网中要对电气设备进行合理配置。发生异常情况导致停电时间延长甚至无法工作等严重后果出现时，配电网能源管理技术可以及时处理并采取措施来解决这些难题[4]。

（3）稳定性。稳定性指供电系统能够安全可靠地运行并保证其稳定，保证其稳定性是对整个电网进行安全可靠供电的基础。电力企业要加强系统管理，制定相关制度，保障设备在运行中能够稳定，从而提高整体工作效率。

2.2 存在的问题

（1）新能源接入管理问题。随着新能源的不断发展和普及，其接入和管理问题已经成为配电网能源管理的一个重要问题[5]。如何合理地规划新能源的接入、进行有效的管理和监测，已经成为亟待解决的问题。

（2）电网安全稳定问题。智能数字电网环境下，配电网的运行状态和负荷情况可能会更加复杂和不稳定，因此如何保证电网的安全和稳定已经成为一个重要问题。

（3）能源管理系统的完善。目前，智能数字电网环境下的配电网能源管理系统存在一些不足和问题，如系统集成不完善、数据采集和处理不够精准等。如何提高系统的集成性和数据的精准性，已经成为一个亟待解决的问题。

3 智能数字电网环境下配电网能源管理技术的应用

3.1 大数据技术在配电网能源管理中的应用

大数据技术是处理和分析大规模数据的技术手段，其应用已经渗透到各个领域。在配电网能源管理中，大数据技术通过收集、存储、分析以及挖掘电网运行数据，可以实现对电网负荷、新能源接入等方面数据采集、储存、提取及分析。具体来说，大数据技术在配电网能源管理中可以实现以下方面的应用：一是数据采集和存储，通过智能传感器、智能计量等技术手段，对电网的运行状态数据进行实时采集，并存储于服务器，供各种系统调用；二是数据分析和挖掘，通过数据挖掘技术，可以从海量的电网运行数据中提取出需要的信息和规律，配电网能源管理相关系统对数据进行分析建模。

3.2 智能化技术在新能源管理与调度控制中的应用

随着新能源的快速发展和普及，如太阳能、风能等新型能源的接入和利用已经成为了重要的能源转型方向，智能化技术通过应用物联网、大数据、人工智能等技术手段，实现对新能源的管理、自动化监测和控制，从而提高电网的运行效率和安全性[6]。然而，由于新能源的不稳定性和波动性，其接入和管理也带来了一系列新的问题和挑战，提高新能源的管理和调度技术已经成为一个重要的研究对象。在智能数字电网环境下，新能源管理和调度技术的提升需要采用新的技术手段和方法。目前，配电网能源管理系统功能有待完善。

3.3 智能化技术在专用电力用户需求侧响应中的应用

随着能源需求的增加和能源供应的紧张，电力市场的需求侧响应也成为能源管理的一部分。专用电力用户作为电力市场的重要组成部分，其需求侧响应也成为市场化交易中的重要一环。需求侧响应指电力市场化交易用户（专用电力用户）在用电高峰时段自主在交易平台申报有偿减少用电负荷，交易平台将响应容量折算为经济补贴返还给参与响应的用户，实现良性市场化避峰用电。

为使需求侧响应达到可观可测可控状态，对专用电力用户开展智能化改造，安装智能传感器、监测及控制装置，并接入电网主站系统，实现对用户设备的远程监测、控制和调度。在用电高峰时段，专用电力用户可以通过交易平台自主申报停电或减少用电，实现错峰用电。对负荷紧张或需求响应不到位的用户实现对用电需求的灵活控制。通过需求侧响应，专用电力用户在实现自身经济效益的同时，为电网稳定运行和能源保障作出贡献。同时，需求侧响应可以帮助电力市场实现供需平衡，优化能源结构，减少对环境的污染。

3.4 区块链技术在能源交易中的应用

区块链技术作为一种去中心化的数据存储和传输技术，已经在各个领域得到了广泛应用，其中包括能源交易领域。区块链技术可以实现能源交易的可追溯性和透明性，从而提高能源交易的安全性和效率。在智能数字电网环境下，区块链技术可以应用于以下几个方面：一是能源交易平台，通过区块链技术，可以建立去中心化的能源交易平台，使能源交易过程更加透明和公正；二是能源数据管理，区块链技术可以实现对能源数据的安全存储和传输，保障数据的完整性和可追溯性；三是能源交易结算，通过区块链技术，可以实现能源交易结算的快速和安全，提高能源交易的效率和安全性；四是智能合约，区块链技术可以应用于智能合约的编写和执行，使能源交易过程更加智能化和自动化；五是能源溯源，通过区块链技术，可以实现能源的溯源和追踪，保障能源的可持续性和环境友好性。

3.5 能源管理系统的完善

能源管理系统的完善指通过将新能源设备数据、电网常规负荷数据和专用电力用户数据集成到调度系统中，实现对能源系统的全面监测和管理，进而优化能源供应和消费结构，提高能源利用效率。能源管理系统的完善，可以实现以下几个方面的优化：一是新能源设备数据的集成，将新能源设备的数据集成到调度系统，可以实现对新能源发电量、发电效率、设备故障等情况的实时监测和管理，从而提高新能源的利用效率；二是电网常规负荷数据的集成，将电网常规负荷数据集成到调度系统，可以实现对电网负荷情况的实时监测和管理，从而优化电网运行结构，提高电网的稳定性和安全性；三是专用电力用户数据的集成，将专用电力用户数据集成到调度系统，可以实现对专用电力用户的用电情况的实时监测和管理，从而优化用电结构，提高能源利用效率。

4 结 论

智能数字电网环境下配电网能源管理技术的研究具有重要的意义和价值。当前，配电网能源管理技术主要面临新能源接入、电网安全稳定、能源管理系统完善等问题。未来，配电网能源管理技术的发展将会受到大数据技术、智能化技术、区块链技术以及能源管理系统完善等因素的影响。针对当前存在的问题和未来的发展趋势，可以提出一些创新性的解决方案，以实现配电网能源管理的可持续发展。