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為推動配電網(wǎng)科研成果落地實施，推進(jìn)數(shù)字化配電技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，增進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，北極星電力網(wǎng)聯(lián)合國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院于2021年6月8-9日在江蘇省南京市舉辦以“數(shù)字化轉(zhuǎn)型?建綠色配電網(wǎng)”為主題的“第二屆智能配電網(wǎng)建設(shè)研討會”。北極星電力網(wǎng)、北極星學(xué)社APP對會議進(jìn)行了全程直播。
梁順：非常高興和大家分享一下在新型電力系統(tǒng)下配網(wǎng)側(cè)的解決方案。上午匯報的內(nèi)容分成三大塊。
一、建設(shè)背景
首先回顧一下，國家這幾年來從2014年開始到2021年，我們能夠看到關(guān)于能源革命、智能電網(wǎng)的建設(shè)、能源體系的變化在持續(xù)性的推進(jìn)，包括從2014年6月份開始提出來能源生產(chǎn)和消費革命，到2021年提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，有一個很清晰的脈絡(luò)在走，響應(yīng)國家的戰(zhàn)略要求，國家電網(wǎng)公司建設(shè)體系戰(zhàn)略也是逐步在清晰，不斷充實電網(wǎng)發(fā)展的新內(nèi)容、新概念和新技術(shù)。從2014年提出構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，到16年提出了再電氣化，到2020年提出來構(gòu)建中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，基本上都緊密貼合國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略。
在“雙碳”目標(biāo)與能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下，配電網(wǎng)也逐漸向含有大量的分布式可再生能源、多樣柔性負(fù)荷，信息物理社會深度融合的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)演變。包括現(xiàn)在一直在提的多源融合、多能耦合，基本上它構(gòu)成了區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵的要素。不同于傳統(tǒng)的以電為單一的能源去考慮，現(xiàn)在加入了非能源系統(tǒng)和非電能源系統(tǒng)，再加上外部的政府、用戶、金融、交通等等一系列的信息領(lǐng)域，都融入到互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要素里面去了。
在雙高和“雙碳”的形勢下，新形態(tài)配網(wǎng)呈現(xiàn)以下幾個主要特征。
一是系統(tǒng)的電力電子化，伴隨新能源等規(guī)模化接入，導(dǎo)致配電系統(tǒng)越發(fā)電力電子化，慣量低，對擾動的耐受力下降。
二是運行方式多樣化，交直流混聯(lián)、源荷不確定性等，導(dǎo)致配電網(wǎng)運行方式將更加多樣化，潮流雙向化。
三是多維耦合復(fù)雜化，物理系統(tǒng)包含相互耦合影響的冷熱電氣等多能源形式，且物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)以及社會系統(tǒng)深度融合。
四是感知數(shù)據(jù)異構(gòu)化，感知數(shù)據(jù)不僅包含結(jié)構(gòu)化的狀態(tài)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，也包含非結(jié)構(gòu)化的視頻、音頻、圖像和文本數(shù)據(jù)等，導(dǎo)致多源數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性。
五是源荷界限模糊化，伴隨分布式新能源、電動汽車、分布式儲能、需求響應(yīng)的不斷普及，源荷界限更加模糊。
六是分布式資源規(guī)模化，包含可再生能源、微電網(wǎng)、微能源系統(tǒng)、虛擬電廠、儲能裝置、柔性負(fù)荷等海量的分布式柔性可控資源，規(guī)模大、容量小，分布在不同層級母線節(jié)點上。
二、建設(shè)思路
結(jié)合前面的情況，對于新一代配網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，我們有這樣的想法，利用數(shù)字物理信息新技術(shù)，構(gòu)建區(qū)域CPSSE。得益于前期的電網(wǎng)建設(shè)，在智能配電網(wǎng)領(lǐng)域，我們基本上構(gòu)建了一個相對完整的或者相對完善的物理基礎(chǔ)構(gòu)架。這兩年來開展的配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，大量的感知設(shè)備、傳感設(shè)備都為我們配電網(wǎng)構(gòu)建了一個相對靈敏的觸角，信息的全景感知逐步已成規(guī)模。后續(xù)我們需要做數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從設(shè)備數(shù)字化、管理數(shù)字化、決策數(shù)字化逐步建立配電網(wǎng)智慧的大腦。我們需要進(jìn)一步提升配網(wǎng)的彈性和韌性，建立配電網(wǎng)堅強(qiáng)的軀干，進(jìn)一步抵御安全風(fēng)險。應(yīng)對“雙碳”目標(biāo)需求，我們需要提升碳中和能力，保障配電網(wǎng)持續(xù)循環(huán)發(fā)展。
在網(wǎng)架方面，配網(wǎng)將會演變成高度互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，會以網(wǎng)格化方式來逐步演變成分層、分群、分區(qū)高度自治的網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)建單元。運行控制方面，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)區(qū)域自治和全局優(yōu)化。系統(tǒng)層面需要打造非電能源系統(tǒng)，非能源系統(tǒng)、社會物理系統(tǒng)高度耦合的控制系統(tǒng)，整體構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)多元互濟(jì)網(wǎng)格化的配電網(wǎng)。
基于這個目標(biāo)，在從感知層，更多的要引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在通訊層需要引入更多的5G、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在應(yīng)用層需要引入更多的大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術(shù)，能夠為我們實現(xiàn)前臺使能、中臺賦能、云邊互動的管控系統(tǒng)，滿足未來配電網(wǎng)形態(tài)的發(fā)展和變化。
三、解決方案
下面的介紹的主要是我們正在探討研究和部分已實踐的解決方案。一個是設(shè)備數(shù)字化。結(jié)合電力傳感器、無線傳感網(wǎng)、人工智能、邊緣計算等技術(shù)，打造智能化的感知設(shè)備，實現(xiàn)配電設(shè)備數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
實現(xiàn)了設(shè)備運行狀態(tài)和設(shè)備本體狀態(tài)的全景感知以后，需要對這個設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合的評估，通過構(gòu)建知識圖譜，去構(gòu)建一個完整的對這個設(shè)備本體狀態(tài)和運行狀態(tài)的狀態(tài)評估，為后續(xù)的設(shè)備精益化運維構(gòu)建基礎(chǔ)。
當(dāng)前大家都在強(qiáng)調(diào)數(shù)字化班組建設(shè)，面對配網(wǎng)點多面廣、設(shè)備龐雜、人力資源不足的特點，并且配網(wǎng)的運維人員水平，要應(yīng)對現(xiàn)在的信息化、自動化技術(shù)快速發(fā)展存在不足。我們需要借助移動APP辦公手段，去實現(xiàn)實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測、故障信息即時掌握。
基于現(xiàn)在云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)發(fā)展，逐步通過配電物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的配電主站全面云化和微服務(wù)化，實現(xiàn)配電物聯(lián)區(qū)域的全景設(shè)備和數(shù)據(jù)的管控。
配網(wǎng)的智慧大腦，在今年江蘇、浙江都有應(yīng)用，基于大數(shù)據(jù)、虛擬化、語音識別，自動學(xué)習(xí)等技術(shù)，提升運行維護(hù)人員和調(diào)度管理人員在操作控制、決策指揮等方面的能力，真正做到系統(tǒng)為我所用，信息為我所用。借助于現(xiàn)在的各類云計算、語音識別等等這些新的技術(shù)，我們更多的是希望把這些新的技術(shù)能夠真正的用到生產(chǎn)運營管理中，解放我們的雙手，解放我們的大腦。
在配電網(wǎng)彈性和韌性提升方面我們有這樣的構(gòu)想，交直流混合配電網(wǎng)，分成兩大類，一個是中壓合環(huán)，滿足高科技產(chǎn)業(yè)、金融中心等重要用戶對配網(wǎng)可靠性的嚴(yán)苛需求。另一個是低壓的柔性互聯(lián)，實現(xiàn)臺區(qū)間動態(tài)增容、能量互濟(jì)。
如何利用分布式電源實現(xiàn)對配電網(wǎng)的主動支撐，是我們需要考慮的問題，需要開展互動主體可調(diào)度潛力分析，充分利用用戶沉睡的可調(diào)資源，解決多元互動主體可調(diào)控裕度范圍判定和經(jīng)濟(jì)用能分析問題。
在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)方面，我們需要基于標(biāo)準(zhǔn)化圖模創(chuàng)建、物聯(lián)統(tǒng)一接入、創(chuàng)新移動智能運維方法以及大數(shù)據(jù)人工智能決策分析方法，實現(xiàn)山林場景下山火應(yīng)急規(guī)避決策和控制。
這是這幾年各地一直在做的智能配電站房、智能井蓋的建設(shè)，都是基于配網(wǎng)設(shè)備精益化運維，提升配網(wǎng)的韌性和彈性。
這是利用5G、北斗、人工智能等新技術(shù)，提出配電網(wǎng)高精度同步采樣、快速差動保護(hù)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多維多層單相接地算法，實現(xiàn)有源配電網(wǎng)的多重保護(hù)。
碳中和能力的提升。前面所提到的配電網(wǎng)在向有源配電網(wǎng)演進(jìn)，我們首先要對配電網(wǎng)運行狀態(tài)全面掌控和精準(zhǔn)控制，優(yōu)化電網(wǎng)運行，包括經(jīng)濟(jì)運行、安全運行和綠色運行等方式。
需求側(cè)的響應(yīng)，需求響應(yīng)也是一個老生常談的話題，但是在現(xiàn)在的“雙碳”目標(biāo)之下，我們所提到的產(chǎn)銷定義的模糊化和源荷界限的模糊化，它對需求響應(yīng)的算法和考慮的對象發(fā)生了很大的變化。
虛擬電廠，需要將分布式電源、儲能、柔性負(fù)荷等眾多可調(diào)節(jié)資源聚合起來，作為整體對外參與電網(wǎng)調(diào)度和電力交易，這是一個需要重點關(guān)注和研究的課題。
分布式電源與微電網(wǎng)，3060將帶來大量的分布式電源、分布式儲能，配電網(wǎng)將逐步演化成公網(wǎng)、微電網(wǎng)、微能網(wǎng)多者并存的形態(tài)，對于分布式能源和微電網(wǎng)內(nèi)部的運行控制也需要納入到我們的管控范圍里面去。
臺區(qū)分布式儲能。現(xiàn)在更多的是為了保電，為了協(xié)調(diào)區(qū)域平衡，去做的分布式儲能。我們能看到一個已經(jīng)很明晰的需求，一個是隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，同時隨著電動汽車的價格降低，比如現(xiàn)象級的五菱宏光神車，3萬塊錢的一輛電動汽車就可以開回去，電動汽車的保有量會逐步上升。二是后期，我們相信峰谷價差會逐步拉大，隨著國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推進(jìn)，城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村，對于電動汽車的需求會越來越大。隨著電動汽車充放電技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，我們會看到一個很明確的業(yè)務(wù)需求，那就是很多家庭有可能會花三萬五萬塊錢買回來新能源汽車，通過夜間充電，白天放電的形式，實現(xiàn)盈利，同時滿足電網(wǎng)削峰填谷、移峰錯峰的需求。對于這類既分散又無序的分布式儲能用戶，如何去調(diào)控、如何去管理這是我們以后要研究的一個方向。
因為時間有限，今天和大家分享了一下我們在“雙碳”目標(biāo)和“雙高”目標(biāo)下，對于未來配電網(wǎng)的思考和研究。有不正確的地方歡迎大家多批評指正。謝謝。
