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智能配电网的挑战与机遇


Foreword

卷首语

智能配电网的挑战与机遇
文 | 《供用电》主编 余贻鑫
智能配电网正在深刻改变着发电、输电、配电和用电 系统,配电网面临的最大挑战来自于分布式电源(分布式发 电、分布式储能和需求响应)的大量使用,如何应对诸多的 挑战,使智能电网最大限度地发挥其潜能,为国家带来更广 泛的社会和经济效益,变得非

常迫切。 挑战一:基础设施大量增加。智能电网需要灵活的网络 拓扑,但是未来电网的典型网络拓扑结构还不够清晰;智能 电能表的安装范围不断扩大,但是它们如何支持电网的规划 运行仍然不确定,其功能还需要大力挖掘;采用基于新技术 的基础设施, 可能遇到经费、 风险和运行人员知识不足等问题。 挑战二: 缺乏通信的标准和协议。标准化的缺乏,特 别是与分布式电源和储能相关的标准化的缺乏会抑制各运 行单位(发电、输电、配电和电力消费者)之间的数据交换, 阻碍系统的完全优化,使系统效率降低。 挑战三: 互操作性标准有待完善。互操作性标准使电 力系统的所有设备之间的协调成为可能。在一些领域,像分 布式电源和储能,虽然有标准,但还很有限,分布式电源跟 系统的互联,在缺乏协调功能的情况下,只能以局部的和自 治的方式运行。分布式电源的发展需要从电网角度考虑,与 电网协调运行。 挑战四:计算机网络安全。数据的安全、隐私保护与信 息访问的权限等问题,还存在不确定性,这些问题都会阻碍 智能电网解决方案的采用。未来能源互联网、智能交通等系 统都会产生大量的数据,也将会造成新的数据安全的问题。 挑战五:研究适应分布式电源发展的运行和规划模型。 智能电网模型需要综合考虑计算机网络、基础设施,市场,乃 至国家政策方面的影响。未来的规划模型需要考虑在分布式电 源高渗透率的条件下,如何优化系统运行,这是个重大挑战。 挑战六: 负荷、电源计划安排和调度。在基于逆变器 的可再生能源发电的数量日益增加的趋势下,电网兼容性标 准需做出很大改变 , 而且必须修改成能同时管理传统发电和 基于逆变器的可再生能源发电。现在对分布式电源的调度模 式还不能使利益相关方均获益 , 现在还缺乏能识别最优负荷 和电源平衡的好模型。 挑战七:储能。 电网储能还处于开发和配置的初期阶段, 而且由于现有储能技术成本高和有限的功能,还未广泛使 用。很难评价哪一种储能技术对智能电网是最适宜的,但是 从可再生能源使用角度看,高效、长寿命、可靠、价格合理、 有较长放电持续时间的化学电池的开发是当前最迫切的。 挑战八: 能源效率、需求响应和负荷控制。我国现行 电价是扭曲的,低电价很难通过智能电网来刺激居民用户进 行需求响应,由于电价低致使投资回收不确定,影响需求响 应的获得和分布式电源投资的不确定性。 挑战九:出台旨在开放电力市场和激励智能电网投资的 新法规。“电能”是一种商品,应该得到合理的市场价值。 我国目前的费率结构和电力公司的收入模式,不足以促进和 鼓励分布式能源价值, 因此建立一个好的商业模式极其重要。 挑战十: 信息管理。我们已经进入大数据时代,智能 电网要配备大量的传感器,将会产生大量的数据,因此产生 了数据挖掘、分析、储存和管理大数据方面的新挑战,以便 能为电网最优化、负载平衡、业务计划和其他的目的而抽取 有意义的信息。各种层面上的信息垄断与信息孤岛将会成为 信息共享的严重障碍,与之相关的管理改革日益重要。 挑战十一: 态势感知。智能电网将增加电力生产者和 用户的态势感知能力,并提供本质上实时的可控性,以提高 电网的自愈功能和抗扰能力,为此需要提供系统当前状态整 体测量的有效描述、可视化信息;提供比实时还要快的预测 分析,包括系统未来状态的变化趋势和可用于采取控制措施 的时间,以便采取有效的措施。 计量科学和技术上的进步,以及标准的制定,将贯穿这 些挑战和机遇,并影响智能电网的各个方面。希望电气工程师 与信息科学等领域的同行们密切合作,加快智能电网的创新。 希望智能电网能够像 Internet 那样给人类的生活带来巨大的影 响,也希望能出现像 Internet 那样具有颠覆性的技术。 (本文根据余贻鑫院士在“泰山学术论坛”上的报告, 由本刊编辑整理)


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