智能电网建设推进智慧城市发展

智能电网建设推进智慧城市发展 吴涛

关键词：智能电网;智慧城市;分布式电源并网;电动汽车;

一 在智能小区方面

智能小区主要包括用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、分布式电源及储能、电动汽车充电、智能家居监控等功能, 综合计算机技术、通信技术、控制技术等多种技术应用, 实现小区用电服务的智能化, 为用户提供前所未有的全新体验。

配电自动化配网自动化从10kV小区开闭所开始一直到楼道用电箱为止, 实现从高压设备到居民楼道低压设备的数据全采集、设备全监控、数据全遥测、状态全遥信。实现故障快速定位, 缩短故障平均查找时间, 提高故障抢修效率, 减少客户因电力设备故障而造成的停电损失, 提高供电可靠率。

公共用电分布式电源与储能在小区内建设一套太阳能光伏发电系统, 选择小区适合的负荷提供清洁能源, 支持分布式能源控制装置、储能装置的接入, 支持分布式能源发出的电能就地消纳或并网。

增值服务系统利用光纤复合电缆技术, 构建小区信息通信网络, 满足电网信息采集及双向互动用电服务要求, 能够提供电信网、广播电视网和互联网的“三网融合”服务条件, 实现系统增值功能, 逐步形成商业运营模式。

二 智能园区方面

智能园区项目建立园区信息通信系统, 实现光纤到企业;安装表计计量设备, 实现设备用电信息采集, 为用能数据分析提供支撑;开发智能园区管理系统, 为电力公司、节能服务公司、园区企业提供丰富的应用服务, 主要包括用电监控、能效分析、智能互动、有序用电、分布式电源接入、三维可视化等功能。借助信息化平台实现跨园区、跨地域信息交互和互补, 形成跨区域的一个“虚拟园区”, 在改善园区智能电网规划水平、提升能源利用效率和节能减排等方面起到很好的推动作用。

能效管理深化应用开发智能园区能效管理功能, 将物联网技术融入到能效管理中。通过对设备能耗的监测和数据分析, 扩展并完善企业高耗能设备能耗诊断模型及对标库, 建设企业生产排班、节能绩效考核管理、手机终端应用和能效报表统计等功能。

用户需求响应部分包含有序用电和需求响应两项功能。其中有序用电部分通过数据收集和分析, 制订有序用电方案并参与执行;需求响应则综合考虑企业的历史用电情况通过负荷预测模型预测园区以及企业未来用电负荷趋势, 作为基准数据再结合企业内部可控负荷列表进行分析整理, 形成需求响应方案, 引导用户主导参与需求响应, 并对需求响应效果进行分析。

通过对智能园区试点工程的建设和运行, 对城市工业用户用电情况进行有效的监控和分析, 对于高耗能企业和用电量较大的企业提供合理可行的用能管理方案, 引导企业合理用电, 降低企业用电成本, 同时合理调整电源点布局, 优化区域电力网络架构, 节省电网建设投资, 对电网负荷起到“削峰填谷”的作用, 实现电力企业和用电客户的“双赢”。

三 电动汽车充换电服务网络方面

电动汽车充换电设施主要由集中充电站、充换电站、电池配送站和交流充电桩四级构建充换电服务网络, 通过集中的充换电管理平台, 形成统一的省级电动汽车充换电服务管理系统。此网络管理系统可实现对全省所有电动汽车充电设施、电动汽车电池运行状态、数据的实时采集和处理, 实时监测、分析充换电站运行状况、分析电池运行状态, 为充电设施的安全、可靠、经济运行及管理提供保障手段, 向电动汽车用户提供充换电服务网络位置信息和费用信息。管理系统可向政府、运营单位、社会公众发布电动汽车充电网络运行状况, 为电动汽车用户提供优质、便捷服务, 最终实现提高电能占终端能源消费比重和能源利用效率的目标。

建设以“换电为主, 插充为辅, 集中充电, 统一配送”的电动汽车充换电服务网络, 可以有效的利用用电低谷时段对电池进行充电, 实现“削峰填谷”, 优化了电网负荷曲线。并且, 可以根据电网负荷情况调整充电时间, 避免无序充电对电网造成的冲击和损害, 通过对充电负荷进行合理的控制和调节, 在可以提高设备利用率的同时, 又改善了电网运行, 总体上实现对充电负荷的有序控制。

四 分布式电源方面

分布式电源项目, 是指位于用户附近, 所发电能就地利用, 以10k V及以下电压等级接入电网, 且单个并网点总装机容量不超过6MW的发电项目。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型的发电项目。

按照电能消纳方式, 可将分布式电源项目分为全部上网、全部自用、自发自用余电上网三种。接入用户内部电网的分布式电源项目可自行选择电能消纳方式, 用户不足电量由电网提供。

分布式能源系统并不是简单地采用传统的发电技术, 而是建立在自动控制系统、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上, 具有低污染排放, 灵活方便, 高可靠性和高效率的新型能源生产系统。

以光伏发电为代表的分布式电源项目, 提供了小电源与大电网之间的互联纽带, 实现了个人自发电量可以向电网供电并收取发电费用。

分布式能源可使用天然气、煤层气等燃料, 也可以利用沼气、焦炉煤气等废气资源, 甚至可利用风能、太阳能、水能等可再生资源。由于目前分布式能源项目多建在城市, 故大部分分布式能源的燃料多为天然气或是柴油。具体而言发展分布式能源的建设效果有以下几方面:一是经济性。由于分布式能源可用发电的余热来制热、制冷, 因此能源得以合理的梯级利用, 从而可提高能源的利用效率 (达70%~90%) 。由于分布式电源的并网, 减少或缓建了大型发电厂和高压输电网, 缓建了电网而节约投资。同时, 使得输配电网的潮流减少, 相应的降低了网损。二是环保性。因其采用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为能源, 故可减少有害物的排放总量, 减轻环保的压力:大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设, 由此不但减少了高压输电线的电磁污染, 也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊, 减少了对线路下树本的砍伐, 有利于环保。三是能源利用的多样性。分布式发电可利用多种能源, 如清洁能源 (天然气) 、新能源 (氢) 和可再生能源 (风能和太阳能等) , 并同时为用户提供冷、热、电等多种能源应用方式, 因此是解决能源危机、提高能源利用效率和能源安全问题的一种很好的途径。四是调峰作用。夏季和冬季往往是负荷的高峰时期, 此时如采用以天然气为燃料的燃气轮机等冷、热、电三联供系统, 不但可解决冬夏季的供冷与冬季的供热需要, 同时也提供了一部分电力, 由此可对电网起到削峰填谷作用。此外, 也部分解决了天然气供应时的峰谷差过大问题, 发挥了天然气与电力的互补作用。五是安全性和可靠性。当大电网出现大面积停电事故时, 具有特殊设计的分布式发电系统仍能保持正常运行, 由此可提高供电的安全性和可靠性。六是由多家集资办电, 发挥电力建设市场、电力供应市场的竞争机制。七是分布式发电的装机容量一般较小, 建设周期短, 可避免类似大型发电站建设周期带来的投资风险。八是解决边远地区的供电问题。我国许多边远及农村地区远离大电网, 因此难以从大电网向其供电。采用太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电的独立发电系统不失为一种优选的方法。

智能用电为智慧城市增光添彩。以分布式电源项目并网、电动汽车充换电服务网络为代表的能源循环网络, 以智能小区、智能园区为代表的用能分析网络, 以先进的物联网、云计算等通信技术为载体, 通过不断完善的能源统一调度管理系统, 逐步实现对能源生产和用电水平的宏观控制, 从城市规划、城市运转信息掌握和控制、能量循环网络构建和控制等方面提高城市综合管理水平, 从而逐步建设成为文明、绿色、高效、便捷的现代化智慧城市。

参考文献

[1]钟连宏, 梁异先.智能变电站技术与应用[M].北京:中国电力出版社, 2010.

[2]郭永基.电力系统可靠性分析[M].北京:清华大学出版社, 2003.

[3]曹孟德.电网企业EVA的应用[J].中国电力企业管理, 2011, 5 (9) :61.