《国网天津电力全力推进城市配电网建设》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2023-12-06
  • 国网天津电力全力推进城市配电网建设 .
    北极星智能电网在线 ?? 来源:国家电网报 ??作者:潘冬冬 陈沼宇?? 2023/12/6 11:49:13 ?? 我要投稿 ??
    关键词: 配电网数字化国网天津
    北极星智能电网在线讯 :初冬暖阳照耀下,天津海河水波粼粼,宁静秀美。每到华灯初上时,海河两岸流光溢彩的夜景灯光与鳞次栉比的建筑交相辉映,又别是一番风景。无论是优美的城市景观,还是面向未来的城市发展建设,都有城市 配电网 源源不断地输送着强劲电能。
    近年来, 国网天津 市电力公司集中优势资源,以点带面推动城市配电网高标准规划、高水平建设、高质量发展,助力打造能源革命先锋城市。可靠性、智能化、 数字化 深度融合的城市配电网正加速向能源互联网升级,为城市能源转型发展和新型电力系统建设提供坚强支撑。
    示范建设“雪花网” 供电可靠性达到先进水平
    2022年7月起,国网天津电力启动配电网“雪花网”建设,选择天津市首批建成的智慧能源小镇――北辰区大张庄智慧能源小镇作为试点,示范作用显著。
    “雪花网”是国网天津电力为适应能源革命先锋城市建设需要而创新建设的一种中压配网先进网架。该网架重要节点联结起来的方式与雪花的形状相似,故取名“雪花网”。相比传统10千伏电网,“雪花网”在单环网、双环网等基础上,升级为更可靠的“雪花形”电缆主干网,供电可靠率进一步提升,电网使用效率提升近30%。
    11月29日,在位于大张庄智慧能源小镇的一汽富维本特勒汽车零部件(天津)有限公司厂区,一排排电焊机器人挥舞着机械手臂,弧光四射、焊花飞舞。不久前,该企业迎来订单高峰,流水线昼夜不停运转。“几百个焊机同时启用时,电压会产生瞬间的极大波动,会对精密零部件焊接质量产生影响,导致次品率提高。现在供电可靠性高了,我们生产出来的成品率接近100%。”该企业生产部负责人袁义波谈及“雪花网”带来的变化,赞不绝口。
    截至目前,天津已建成包括大张庄智慧能源小镇在内的首批18个“雪花网”试点工程,试点区域内供电可靠性达99.9999%,故障实现秒级自动隔离。国网天津电力的第二批15个试点建设项目也已接近尾声,试点区域内供电可靠性将进一步提升,范围涵盖全部地市级供电企业。
    今年8月发布的《天津市“十四五”城市基础设施建设实施方案》提出,要实现“电网结构不断增强,供电可靠率达到99.932%”。国网天津电力结合天津不同区域的建设发展规划,以领先型“雪花网”为建设目标,高质量、差异化提升区域供电可靠性。目前,天津全域的供电可靠率等一系列指标达到国家电网有限公司经营区先进水平,整体水平比肩国外的新加坡、东京、巴黎等大城市。
    实现设备状态实时感知 提升客户用电体验
    不停电是客户用电的最好体验之一。及时准确掌握设备运行状态,是配电网精准运维的前提,更是开展不停电抢修的基础。
    国网天津电力通过系统部署台区智能融合终端、高速电力线载波(HPLC)模块及各类设备运行、环境感知终端,提升配电网设备运行状态感知能力,显著提升客户的用电体验。
    为充分发挥台区智能融合终端功能,国网天津电力探索研发主动抢修、站房全景感知、拓扑自动识别等高级应用,2021年起在天津全域推广应用,实现了对站房环境、设备运行数据和户表停电事件的实时感知和边缘计算,使台区在线监测率达100%、相关停电事件的主动上报成功率达到95%以上,实现了抢修工单自动生成和流转。
    11月27日,天津市河西区全运村锦葵园小区因市政管道施工中使用挖掘机伤及供电设施而停电。家住该小区2号楼的李先生用手机APP实时查看抢修进度。“看到一会儿就能来电,我就不那么着急了。”李先生说。
    城南供电公司河西供电服务中心副主任靳方超介绍:“在这次抢修中,我们应用了供电服务指挥系统和配网物联云平台。一方面,抢修人员在可视化抢修模块上迅速确定抢修内容,实时规划抢修路径;另一方面,客户可以在手机APP中实时查看抢修人员地理位置、抢修车辆行驶路线和抢修进程,实现了电网侧和客户侧抢修全过程可视化。”在城南供电公司服务的和平、河西、津南三区,可视化主动抢修较人工派送抢修工单的抢修效率提升了约32%。
    此外,结合不同区域配电线路的运行特征、地理位置、负荷特点,国网天津电力按照“一线一案”“一图一表”的原则开展不停电作业方式分析,制订专属不停电抢修作业预案,打造软件与硬件“双支撑”的不停电作业模式。目前,结合区域及客户类型特点,该公司制订了52类不停电作业预案,今年年初以来已实施配网不停电作业超过9200次。
    应用“能量路由+新能源微网”模式
    为绿色发展赋能
    国网天津电力探索应用“能量路由+新能源微网”模式,提升城市配网对新能源的接纳能力。
    11月22日,天津遭遇新一轮降温。城南供电公司专业人员来到河西区全运村锦葵园配电站,检测已平稳运行一年半的能量路由器在低温条件下的运行状态。“能量路由器是城市配网实现绿色低碳供电的重要支撑手段,也是消纳新能源电量的重要一环。在配电站中加装能量路由器、台区智能融合终端,配网就拥有了智慧‘大脑’。”城南供电公司发展策划部电网规划管理专责王海波介绍。
    加装了能量路由器后,配电站具备交直流转换、低压互投和在线监测等功能,智慧路灯、充电桩、光伏发电设备等可通过低压直流母线直接接入电网,同时电网还能更均衡动态地分配配电站之间的负荷。依托能量路由器,全运村区域可接入的最大分布式电源容量达到1.23万千瓦,新能源电量消纳能力较传统10千伏电网提升60%。
    目前,国网天津电力已在天津滨海生态城、城南等区域部署14套能量路由器,提升区域配网对新能源的接纳能力。
    对于新能源并网规模大的区域,国网天津电力通过打造源网荷储微电网,优化电网控制策略,实现源网荷储协调和友好互动,提升区域配网灵活性。
    来到位于西青区的津门湖新能源车综合服务中心,852块光伏发电板在冬日阳光下闪耀。作为“近零碳”充电站,津门湖新能源车综合服务中心已平稳运营2年4个月。
    自该中心投运以来,一张源网荷储交直流绿色微能源网在这里徐徐展开,实现了绿色低碳技术的多元融合,助力绿色环保能源体系建设。该中心的绿色能源管理服务平台接入了津门湖能源供给侧发电数据、能源消费侧用电数据和中心楼宇发用电实时数据,并开展实时监测。
    国网天津电力通过绿色能源管理服务平台对能源进行精细化管理,智能调整储能设备运行策略,实现用电谷段充电、峰段放电,保障微电网和区域配网友好互动。
    目前,国网天津电力在滨海新区中新生态城、宝坻区小辛码头村、北辰区大张庄等区域打造了新能源微网,制订优化控制策略,实现源网荷储智慧协同,赋能津城绿色发展。
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    • 为实现碳达峰、碳中和目标,高比例新能源将接入新一代电力系统,并送往千家万户,以提高绿电占终端能源消费的比重,同时,为实现人民对美好生活的向往,更多新型用能场景涌现,电动汽车等大量灵活负荷将接入用户侧,配电网将扮演重要角色,转型升级成为必然。而且,随着我国深入推进包括增量配电业务改革在内的新一轮电改,更多红利将惠及全社会。 近日,由国网天津市电力公司“改革先锋”张黎明主持研发的新一代人工智能配网带电作业机器人完成了带电接引线作业,这是配电网领域的又一项技术创新。据了解,在构建新一代电力系统的过程中,包括天津电力在内的各地电网公司持续探索配电网新技术,从单电源供电到多电源供电、“手拉手”供电,从自动化到实现智能巡检,从取消计划停电到配电网与5G、人工智能等技术深度融合,发展元素日趋多样。 对于未来配电网的发展趋势,受访业内人士普遍认为,随着电网转型升级,分布式电源、电动汽车、储能等灵活负荷在配电侧接入的容量越来越大,配电网将具有广阔的发展潜力,并成为新一代电力系统的核心。 新型负荷占比提高 我国电力系统建设曾“重发轻供不管用”,配电网建设长期处于滞后状态。随着近年来各地电网公司持续提高配电网自动化覆盖率和实用化水平,配电网正加速向主动型、综合能源互济型电网转型。“随着用户需求不断提高,以用户负荷的地理全覆盖供电为目标的传统配电网正逐步向以绿色、智能、可定制供电服务为目标的配电网转变。”一位不愿具名业内人士在点评配电网发展时这样表示。 在北京交通大学电气工程学院教授和敬涵看来,传统配电网大都采用单点对多点的辐射状单方向能源传递结构,以上级变电站为电源,“源-网-荷”各自角色和定位十分清晰。未来配电网将大量接入分布式电源、灵活负荷以适应可定制化供电需求,“源-网-荷”角色定位和行为特征的界限区域模糊、层面更加丰富,同时,其外部与交通、通信等领域的壁垒将逐渐打破。 “未来配电网不仅将承担输电网降压供电需求,也将承担更多本地分布式电源电力传输和消纳职责。”华东电力设计院智慧能源室主任吴俊宏在接受记者采访时表示,从传统电力系统“发、输、变、配、用”功能定位可以看出,过去配电网承担了输电网降压送电到用户的职能,这与过去电力系统发展思路密不可分。然而,随着技术进步及能源革命要求,以分布式电源为代表的新兴能源业态将越来越多,并通过配电网这一载体实现互联互通。 和敬涵也认为,在新基建背景下,新型负荷越来越多元,如5G基站方面,预计到2025年,将有500-600万座5G基站,其功耗与宽带利用率成比例,呈现日高夜低和人流密高疏低的波动性;作为移动分布式储能装置的电动汽车,2019年我国充换电服务电量同比增长128%,预计2025年充换电服务电量将超过500亿千瓦时。可以预见的是,未来随着高随机性、高灵活性、高可靠性的新型负荷占比提高,配电网运行复杂程度将显著提升。 “以前配电网对输电网的依赖性很强,将来配电网与输电网之间可能是弱联系,甚至反过来支撑输电网。”吴俊宏表示,除电力流载体外,未来配电网也会充分发挥电力信息流载体的作用,服务智慧能源、用户互动及其他电力增值业务。 需引入社会资本做好技术创新 众所周知,配电网近年来逐渐成为电网投资“大头”,主动配电网、微电网、交直流混合配电网等均取得实质进展,但不容忽视的是,在构建新一代电力系统的过程中,配电网仍是整个系统的薄弱环节之一,尤其是配电网保护面临诸多挑战。 和敬涵表示,分布式电源、直流配电网、储能装置、电力电子装备快速增加,导致配电网系统结构、运行方式和故障特性更加复杂,传统故障分析方法和保护方案难以适应。如大量分布式发电设备接入,发电功率存在随机性和波动性,故障电流大小和方向多变;直流配电网等新型网络出现,网络结构和运行方式变化,故障特征不同,需要研究发展相应的保护方法。 吴俊宏从宏观层面分析认为,我国在改变传统配电网过程中将遇到多方面压力:配电网功能定位转变的理念压力;配电网改造及电力优化营商环境“三省”(省力、省时、省钱)“三零”(零上门、零审批、零投资)等服务目标下的资金压力;配电网开放程度的体制压力等,破解方法是进一步开放思想,创新融资模式,引入社会资本,务实做好技术创新工作。 奉行用户价值与产出效益原则 受访业内人士认为,配电网上连主网架,下连千家万户,是连接输电网、分布式电源及各类用户的重要环节,可谓“配网强则电力强”。如今,随着科技快速发展,配电系统呈现多样化发展态势,相比输电网而言,配电网发展更具潜力。 吴俊宏分析,从电网投资结构来看,随着输电网建设日益饱和,其建设空间越来越有限,特别是长三角等经济发达区域更是如此,相比之下,不管是一次配电网建设还是二次配电网智能化建设,均有很大空间;从能源业态发展来看,在碳达峰、碳中和国家战略性减碳目标为牵引的能源革命大背景下,有可观规模的分布式可再生能源、电动汽车、用户侧储能等设施需要接入配电网,对配电网承载能力和智能化程度提出了更高要求,同时,配电网也将由传统的单向潮流运行模式改变为双向潮流运行模式,为提升电网安全可靠性,也必须大力发展配电网;从市场开放性来看,在电力体制改革总目标下,达到增量配电业务条件的配电网已放开给社会资本投资,配电网的投资活力及创新力都是前所未有的。 此外,在电网转型升级背景下,配电网也将向智慧能源系统转型,各地配电网改造升级需结合当地发展特点进行设计,做到远近结合、统筹兼顾,从本质上提升建设、运维、管理水平。“电网企业要围绕发展目标和业务逻辑,不能一味追求高可靠性或创新性。智能配电网或配电物联网归根结底分为两类业务,一类是管制性配电业务并通过输配电价回收相关投资成本,考虑到输配电价管制的严格性及用户电价的承受力,这类业务发展需要在资金投入与可靠性提升效果之间把握平衡;另一类是市场性服务业务,这一类投资则要把握好买方需求,要以创造用户价值及产出效益为原则进行建设。”吴俊宏建议。