讓輸電網(wǎng)絡(luò)智能化
http://www.zouyunfu.com編者語(yǔ)：傳統(tǒng)的供電方式是將大型集中的發(fā)電廠發(fā)出的電力通過(guò)穩(wěn)定的輸電網(wǎng)，逐步配送到各級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)中去。為了滿足社會(huì)不斷變化的需要，現(xiàn)在必須要用分散發(fā)電的方式對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。利用再生資源發(fā)電以及提高電力使用效率，要求我們對(duì)傳統(tǒng)的供電機(jī)制進(jìn)行重新定義。
平均來(lái)講，當(dāng)今的多數(shù)發(fā)電和配電系統(tǒng)在將有效電能輸送到終端用戶之前，其熱能就浪費(fèi)60%之多，一種有效的途徑是通過(guò)縮短供電電廠和用戶之間的距離以減少熱能損失。這使提供家庭和工業(yè)供暖的小型熱電聯(lián)供機(jī)組需求大量增加（小型熱電聯(lián)供機(jī)組－microCHP），而利用小型熱電聯(lián)供機(jī)組可以使能源利用率提高到85%的水平。
當(dāng)?shù)厮褂玫陌l(fā)電再生能源如風(fēng)力、太陽(yáng)能以及微型熱電聯(lián)供機(jī)組帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。過(guò)去，電網(wǎng)供電電源只有從主干電網(wǎng)到用戶的單向，現(xiàn)在必須對(duì)雙向電源進(jìn)行管理。這種新的電力要求與電網(wǎng)中由傳統(tǒng)發(fā)電廠輸送的電力進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)配。過(guò)去，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（DNOs）只需在輸送層面上進(jìn)行管理，而現(xiàn)在將面臨這樣的挑戰(zhàn)：提供應(yīng)對(duì)配電新型模式的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)。
動(dòng)態(tài)的輸電網(wǎng)
為了適應(yīng)配電網(wǎng)上功能的日益增加，傳統(tǒng)功能的被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)（即專為特殊高峰負(fù)荷而設(shè)計(jì)的，且一成不變的網(wǎng)絡(luò)）正在發(fā)展成為更加主動(dòng)或動(dòng)態(tài)連接的網(wǎng)絡(luò)。把許多小的發(fā)電機(jī)組聯(lián)合起來(lái)可以當(dāng)作一個(gè)大型電廠，被稱為虛擬發(fā)電廠（VPP）。通過(guò)配電運(yùn)營(yíng)商（DNO）對(duì)當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有功和無(wú)功載荷控制，就可以對(duì)“白色家電”（即冰箱或冰柜）的供電進(jìn)行管理并能達(dá)到盡善盡美的水平。
能源儲(chǔ)存方案可以緩解電力供應(yīng)的瓶頸問(wèn)題，它是以動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理（ANM）和相關(guān)的智能自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，也可以看成是未來(lái)智能化輸電網(wǎng)的一部分。這樣的職能自動(dòng)化系統(tǒng)也被用于輔助開(kāi)發(fā)輸電網(wǎng)絡(luò)的商務(wù)和管理結(jié)構(gòu)。自由化的市場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)企業(yè)的商業(yè)領(lǐng)域，這就需要企業(yè)具有不同的，更加富有彈性的管理措施，區(qū)別于以往垂直的集中控制和管理結(jié)構(gòu)�？蛻粢笤诠⿷�(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)以實(shí)用的方式進(jìn)行交易并予以記錄，同時(shí)要求為他們提供具成本效應(yīng)的配電服務(wù)。
利用新的信息技術(shù)，優(yōu)化的智能化輸電網(wǎng)絡(luò)可以大規(guī)模地拓展其功能，即可以接收任何種類的電力，能夠自我診斷，甚至可以智能利用冗余進(jìn)行自我修復(fù)。
許多政府正在采取措施加快這方面的研發(fā)工作并部署相關(guān)的項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管理的遠(yuǎn)景規(guī)劃，這樣的例子包括由電力研究所主導(dǎo)的智能化輸電網(wǎng)啟動(dòng)計(jì)劃和歐盟贊助的智能化輸電網(wǎng)歐洲技術(shù)平臺(tái)項(xiàng)目。在這一新的技術(shù)性很強(qiáng)的領(lǐng)域里，ABB公司居于地位，并且一直積極參與歐洲智能化輸電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。
技術(shù)性挑戰(zhàn)
引進(jìn)新型智能化輸電網(wǎng)的概念打開(kāi)了前所未知的挑戰(zhàn)之門(mén)。例如，當(dāng)某個(gè)區(qū)域的電力過(guò)了當(dāng)?shù)氐男枰娏骺梢赞D(zhuǎn)向并用于補(bǔ)充附近區(qū)域的需要，上述情況也許于低壓狀態(tài)下出現(xiàn)，但也有可能在中壓狀態(tài)下發(fā)生。一旦線纜傳輸容量達(dá)到或過(guò)極限，網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況就有可能發(fā)上。當(dāng)配電中心遠(yuǎn)離主要用戶時(shí)，問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)的調(diào)配整個(gè)輸電網(wǎng)的功能。這就需要增加輔助的測(cè)量功能、狀態(tài)建模系統(tǒng)，柔性控制系統(tǒng)以及保護(hù)裝置。
另外，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)有足夠的智能適應(yīng)不同的發(fā)電狀況，因?yàn)椴煌臓顩r可能因天氣和一天的時(shí)間段的變化而變化（如風(fēng)力或太陽(yáng)能發(fā)電）。與當(dāng)今典型的配電網(wǎng)絡(luò)中的相對(duì)穩(wěn)定的單向供電相比，新型電力的配送和流向?qū)?huì)不斷地變化。只有更廣泛地使用迅捷可靠的信息與通訊技術(shù)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)所有這些功能。
開(kāi)發(fā)智能化輸電網(wǎng)絡(luò)的各種功能需要大量的、各種各樣的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來(lái)自不同的發(fā)電中心，系統(tǒng)（即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA）以及能源市場(chǎng)交易平臺(tái)。這些歷史的和現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)，都是根據(jù)功能的特性和通訊的要求使用不同的取樣率而采集的。在新的ITC系統(tǒng)中，新增的傳感裝置與準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)需要達(dá)到平衡，必須能夠降低成本。
面臨的下一個(gè)挑戰(zhàn)是如何將新的信息與通訊技術(shù)以及電力公司已有設(shè)備整合統(tǒng)一。許多配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商還在使用至少10年以上的電力設(shè)備和信息與通訊技術(shù)設(shè)施，已不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理（ANM）所需的大量的數(shù)據(jù)處理。使用不同的數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)和帶寬不足的通訊渠道已成為在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)智能輸電網(wǎng)絡(luò)的障礙。
除了對(duì)智能化電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)技能的管理之外，動(dòng)態(tài)電網(wǎng)管理（ANM）還應(yīng)有助于輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商完成各種各樣的行政管理工作。在智能化電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中，發(fā)電單位和配電設(shè)施供應(yīng)商雖然是不同的法人，但都需要將其業(yè)務(wù)中的財(cái)務(wù)處理程序自動(dòng)化。
未來(lái)之路
建設(shè)下一代的動(dòng)態(tài)電力輸送網(wǎng)需要新技術(shù)的綜合利用，已有技術(shù)使用方法的創(chuàng)新、已有固定設(shè)施設(shè)備的合理利用以及電力公司運(yùn)營(yíng)程序的變更，由于涉及范圍繁雜，相關(guān)企業(yè)眾多，只有通過(guò)各方的通力合作才能取得醒目研究發(fā)展的進(jìn)步。ABB公司正在積極參與如下團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目。
自動(dòng)區(qū)域動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
自動(dòng)區(qū)域動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（AuRA-NMS）是英國(guó)工程與自然科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）贊助的合作研究與發(fā)展項(xiàng)目，研究新型輸配電網(wǎng)絡(luò)在英國(guó)的應(yīng)用。除了ABB公司，研究團(tuán)隊(duì)還包括兩家輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（蘇格蘭電力公司和EDF能源公司）以及倫敦皇家學(xué)院在內(nèi)的7所英國(guó)大學(xué)。
自動(dòng)區(qū)域動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)（AuRA-NMS）的目標(biāo)就是利用新的配電架構(gòu)與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)及設(shè)施進(jìn)行合成以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理的優(yōu)勢(shì)。這將包括利用新型電池儲(chǔ)備技術(shù)洞悉商機(jī)的價(jià)值，增強(qiáng)高架線和地下電纜的容量和控制各種類型分散式發(fā)電的電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。這套系統(tǒng)還致力于將復(fù)雜的約束管理自動(dòng)化。
ABB的新的電站自動(dòng)化系列COM600是用于上述項(xiàng)目的電網(wǎng)管理系統(tǒng)控制器。這套系列是蘇格蘭電力公司和EDF能源公司研發(fā)的現(xiàn)役變電站自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的補(bǔ)充。通過(guò)對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的支持，COM600系列可以增強(qiáng)系統(tǒng)的互操作和延伸功能，并為配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的饋電自動(dòng)化設(shè)備所使用的傳統(tǒng)協(xié)議提供一定的支持。
另外，在EDF能源變電站，ABB公司正在啟用一種新的能源儲(chǔ)備系統(tǒng)。在這個(gè)變電站風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與弱中壓電網(wǎng)連接。新的動(dòng)態(tài)電力補(bǔ)償裝置SVC光電儲(chǔ)存器是ABB公司的SVC光電靜態(tài)補(bǔ)償（Light STATCOM）與創(chuàng)記錄的6kV直流電電池系統(tǒng)革命性結(jié)合的產(chǎn)物。上述電池系統(tǒng)由環(huán)保的蓄電池組成。
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