分布式发电_微网与智能配电网的发展与挑战
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战
王成山,李 鹏
(天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市300072)
摘要:介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势,从分布式电源大规模接入的
角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响;微网技术通过不同层次的结构为各种分布式电源的并网运行提供接口,是发挥分布式电源效能的有效方式;智能配电网则可通过对微网的有效管理实现分布式电源的灵活接入与整个电力系统的安全、可靠、经济运行。最后,通过对三者的分析对实现智能配电网的思路与技术手段提出建议。关键词:智能电网;分布式发电;微网;配电网
收稿日期:2009208203;修回日期:2009212207。
国家自然科学基金资助项目(50595412,50625722);国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB219700)。
0 引言
当前,作为集中式发电的有效补充,分布式发电及其系统集成技术[122]已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。各种分布式电源(dist ributed energy resource )的并网发电对电力系统的安全稳定运行提出了新的挑战,一些分散的小容量分布式电源对于系统运行人员而言往往是“不可见”的,而一些集中的大型分布式电源又通常是“不可控”或“不易控”的。正像大容量风电场或大容量光伏电站的接入对输电网的安全稳定运行带来诸多影响一样,当中低压配电网中的分布式电源容量达到较高的比例(即高渗透率)时,要实现配电网的功率平衡与安全运行,并保证用户的供电可靠性和电能质量也有很大困难。当前的配电网可能并不能适应分布式电源大规模接入的要求。
微网技术的提出旨在中低压层面上实现分布式发电技术的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题,同时由于它具备一定的能量管理功能,并尽可能维持功率的局部优化与平衡,可有效降低系统运行人员的调度难度。特别地,微网的独立运行模式可以在外部电网故障时继续向关键负荷供电,提高了用电的安全性和可靠性。在未来,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。
智能电网(smart grid )主要是基于通畅的双路
通信、高级传感器和分布式计算技术实现电网运行和控制的信息化与智能化,其目的是改善能源结构和利用效率,满足各种关键的功能需求,提高电力传输的经济性、安全性和可靠性。智能电网涉及发电、输电、变电、配电、用电以及调度等6个环节[3]。其中,智能配电网发展的目标之一就是解决大量分散的分布式电源在配电网中的运行问题,但如果由智能配电网直接管理网络中的分布式电源则可能由于数量巨大而导致难以调度,同时电源的不同归属也无法保证调度指令能够被快速、准确、有效地执行,微网技术可能是解决这一矛盾的有效途径。未来智能配电网可能并不直接面向各种分布式电源,而是通过微网实施对分布式电源的有效管理。通过微网可实现大量分布式电源的接入,既保证了对配电网的安全运行产生尽可能小的影响,又能够实现分布式电源的“即插即用”,同时可以最大限度地利用可再生能源和清洁能源。相对于传统配电网,智能配电网具有高度信息化、自动化和智能化的特点,对分布式电源将能够做到“看得见,管得了,用得好”。
分布式发电技术将成为未来一种重要的电能生产方式,它与微网和智能配电网一起将改变电力系统在中低压层面的结构与运行方式,即以智能配电网为平台,有效地整合分布式发电技术与微网技术,发挥它们的技术优势,真正实现电力系统的安全、环保与高效运行。正因为如此,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。
1 分布式发电
分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源,包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、
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01—第34卷 第2期2010年1月25
日Vol.34 No.2J an.25,2010
小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃
料(主要是天然气)进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内,大型的分布式电源容量可达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点,但是,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡,通常还需要其他内部或外部电源的配合。目前,比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。
近年来,欧盟在第5、第6和第7框架计划(The 5t h ,6t h and 7t h Framework Programme )的“能源、环境与可持续发展”主题下支持了一系列与可再生能源和分布式发电接入技术有关的研究项目;美国政府则通过资助其国内为数众多的研究机构、高等学校、电力企业和国家实验室开展专门的或交叉项目的研究[425]。这些项目的实施为分布式发电技术的成熟化、规模化应用奠定了良好的基础。2009年,中国国家科技部通过“973”计划项目专门资助了分布式发电供能系统的相关基础研究[6],为中国在这一领域的基础性研究工作提供了有力支持。111 分布式发电系统运行特性
分布式发电系统通常包括能量转换装置(即分布式电源)及控制系统,并通过电气接口与外部电网相连,如图1所示
。
图1 分布式发电系统组成
Fig.1 Conf iguration of distributed generation system
分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性,除了少数直接并网的分布式电源外,其他大多通过电力电子装置并网,因此,分布式发电系统的动态特性还包括电力电子变流器及其控制系统的特性;此外,一些分布式电源需要详细考虑外界条件的约束和限制。从数学上讲,分布式发电系统是一个由上述各环节相互耦合的强非线性系统,其动态特性是各元件在各个时间尺度上动态特性的叠加,这为分布式发电系统动态特性的分析带来了较大困难,但详细了解各种分布式电源的动态特性对系统运行人员而言却
又是十分重要的。112 分布式发电相关技术问题
考虑到经济性,各种分布式电源只有并网运行(具有并网运行功能)才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化,因此,这些电源不能独立地向负荷供电,不可调度,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布,对配电网而言,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。
当前,一些分布式电源在系统侧发生故障时自动退出运行,加剧了系统暂态功率不平衡,不利于系统的安全性和稳定性;同时,为数众多、形式各异、不可调度的分布式电源将给依靠传统集中式电源调度方式进行管理的系统运行人员带来更大的困难,缺乏有效的管理将导致分布式电源运行时的“随意性”,给系统的安全性和稳定性造成隐患。因此,有必要对并网运行的分布式电源加以规范。目前,国际上比较有影响力的分布式电源并网导则是由IEEE 制定的IEEE 1547系列标准,其发布情况参见附录A 。今后,包括对分布式电源的规范、并网的认证标准以及电力电子设备的要求都将会成为IEEE 1547系列标准的一部分。
分布式发电技术的多样性增加了并网运行的难度,而独自并网的分布式电源易影响周边用户的供电质量,同时很难实现能源的综合优化,这些问题都制约着分布式发电技术的发展。总之,阻碍分布式发电获得广泛应用的难点不仅仅是分布式发电本身的技术壁垒,现有的电网技术也还不能完全适应分布式发电技术的接入要求。
2 微网
微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装
置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。从微观看,微网可以看做是小型的电力系统,它具备完整的发输配电功能,可以实现局部的功率平衡与能量优化,它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看,微网又可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷。
现有研究和实践表明,将分布式电源以微网形式接入到电网中并网运行,与电网互为支撑,是发挥分布式电源效能的最有效方式,具有巨大的社会与
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经济意义,体现在:①可大大提高分布式电源的利用率;②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电;③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目,并开展了相关领域的研究工作[728]。211 微网结构
为了满足不同的功能需求,微网可以有多种结构[9],如图2所示
。
图2 微网结构示意图
Fig.2 Illustration of micro 2grid structure
简单微网中一般仅含有一类分布式电源,其功能和设计也相对简单,如仅为了实现冷热电联供(CC HP )的应用或保障关键负荷的供电。多种类设备微网内含有不止一类分布式电源,它可能由多个不同的简单微网组成或者由多种性质互补协调运行的分布式电源构成。相对于简单微网,多种类设备微网的设计与运行则更加复杂,为此,网络中应配备一定数量的可切负荷,以便在紧急情况下的孤岛运行时维持微网的功率平衡。微网的高级形式是公用微网。在公用微网中,凡是满足一定技术条件的分布式电源和微网都可以接入,它根据用户对可靠性的要求进行负荷分级,紧急情况下首先保证高优先级负荷的供电。微网的分层结构很好地解决了微网运行时的归属问题:简单微网可以由用户所有并管理;公用微网则可由供电公司运营;多种类设备微网既可属于供电公司,也可属于用户。对属于用户的微网,只需要达到公共连接点(PCC )处的并网要求即可并网运行,供电公司则负责监测PCC 的各种信息量并提供辅助服务。212 微网运行特性及相关技术问题
如前所述,微网既可以看做是一个小型的电力系统,也可以看做是配电网中一个虚拟的电源或负荷。微网的运行特性也包含了2方面含义:一方面是微网自身的运行特性,这主要在微网独立运行时体现;另一方面则是微网与外部电网的相互作用,这主要在微网并网运行时体现。图3给出了微网的各种运行状态及其之间的相互转化
。
图3 微网运行状态
Fig.3 Operation modes of micro 2grid
了解微网自身的运行特性是认知微网与外部电网相互作用机理的基础。微网中存在的多种能源输入(光、风、氢、天然气等)、多种能源输出(电、热、冷)、多种能量转换单元(光/电、热/电、风/电、交流/直流/交流)以及多种运行状态(并网、独立)使得微网的动态特性相对于单个的分布式发电系统而言更加复杂,除了各分布式发电单元的动态特性外,网络结构与网络类型(直流微网或交流微网)也将在一定程度上影响着微网的动态特性。
微网的出现将完全改变配电网的结构和运行特性,许多与输电网安全性、保护与控制等相类似的问题也同样需要关注,但由于二者在功能、结构和运行方式上的不同,关注的重点与研究方法也将截然不同。微网的最终目标是实现各种分布式电源的无缝接入,即用户感受不到网络中分布式电源运行状态改变(并网或退出运行)及出力的变化而引起的波动,表现为用户侧的电能质量完全满足用户要求。实现这一目标关系到微网运行时的一系列复杂问题,包括:①微网运行特性及与外部电网相互作用机理;②微网自身的保护与控制;③微网经济运行与能量优化管理等方面。
3 智能配电网
智能电网以实现电网的安全稳定运行,降低大规模停电的风险,使分布式电源得到有效利用,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标[10]。
智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性,降低全网大规模停电的风险,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智
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能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的
网架基础[3],保证了智能配电网发展的可持续性。
与智能输电网一样,智能配电网也通过应用各种先进的信息技术,实现电网的数字化、信息化、自动化和智能化,并最终实现配电网与用户间的互动,以满足未来各种关键的技术需求,这包括:实现资产优化提高运行效率;兼容各种分布式电源和储能设备;创造新的产品、服务和市场;实现用户的积极参与;提高配电网的安全性,电网故障时具有自愈功能;提高配电网的稳定性,以灵活的运行方式抵御各种物理破坏、网络攻击和自然灾害;根据需求提供不同质量的电能。311 智能配电网组成
作为智能电网的重要组成部分,智能配电网包括智能表计(smart metering )、智能网络(smart networks )和智能运行(smart operations )3个部分。智能表计用以实现网络中的数据测量、收集、存储、分析与双向传输,技术上依靠高级量测体系(AM I )实现[11]。智能表计提高了系统的可观性,只有首先实现电网的信息化才可能实现电网的智能化。对于智能网络,未来可能并不仅限于电力传输,而是包含了其他形式能源的智能能源网。智能运行基于智能表计的量测数据完成各种计算与分析功能,通过智能决策对智能配电网进行控制,以实现运行效率的优化和系统安全性的改善,满足各类不同的商业需求。智能运行是实现智能配电网的关键,也是技术难度最大的部分。对此,输电网和配电网分别具有不同的功能需求[10212]。智能配电网与智能输电网的最大区别也体现在智能运行方面,通过与用户的互动,智能配电网可以衍生出一系列新的产品与服务,其中蕴含着巨大的商业价值。智能电网的投资回报也要靠各种创新的商业需求来体现。图4给出了智能配电网中的技术层次示意图
。
图4 未来智能配电网的技术层次
Fig.4 T echnical levels of sm art distribution system
in future
312 智能配电网相关技术问题
智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。其中,分布式发电技术的需求又更为迫切。大量的分布式电源通过微网接入到配电网中必将产生深远的影响。这些影响技术上主要体现在以下几个方面。
在机理研究方面,微网作为可输入、输出功率的特殊电源分布于配电网中,微网间的相互影响将进而影响配电网运行的可靠性。在配电网中,仍然存在稳定性问题,揭示微网与微网、微网与配电网相互作用机理是提高配电网运行安全性和稳定性的前提,目前的研究仅限于案例分析和实验性结果,缺乏对相关机理的深刻认识,配电网结构和微网特性的特殊性决定了需要探讨新的稳定性分析理论与方法。
在规划设计方面,含微网的智能配电网不仅要解决空间负荷预测、变电站优化、配电网络优化以及无功电源优化等常规配电网规划工作的困难,还应考虑分布式电源优化、微网结构优化、微网接入位置优化以及配电网综合优化等一系列新问题,要综合考虑网络中的冷、热、电负荷的需求,体现规划工作的科学性和前瞻性。
在系统控制方面,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别:①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同,后者主要为同步电机,具有自同步性,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网,没有自同步性;②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大,而输电网中负荷波动相对冲击小;③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难;④输电网的控制侧重于可靠性,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。
在系统保护方面,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。当分布式电源和微网故障时使配电网得到保护;而当配电网故障或非正常运行时,使分布式电源和微网得到保护,能够做到不拒动、不误动、快速反应和有选择性。不同的分布式发电技术可能对故障电流和保护判据有不同的影响,此外,系统故障时的网络重构也要求保护装置具有自适应的整定功能。
在调度运行方面,含微网的智能配电网运行的复杂性使得运行人员必须借助一定的辅助工具才能
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实现有效调度与管理。实现含微网的智能配电网的建模与运行仿真是实现智能配电网能量管理的前提,在此基础上实现快速的系统孤岛保护与网络重构算法,克服高渗透率下可再生能源的间歇性与随机性对配电网运行造成的影响,保证在极端故障情况和极端天气条件下系统运行的安全性和稳定性。
4 分布式发电、微网与智能配电网的关系
当前,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中,部分分布式发电技术已经比较成熟,处于规模化应用的关键阶段,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题,而是其并网后带来的电网运行问题。
微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题,同时,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形,它能很好地兼容各种分布式电源,提供安全、可靠的电力供应,实现网络层面的能量优化,起到了承上启下的作用,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。微网技术的成熟和完善关系到分布式发电技术的规模化应用以及智能配电网的发展,目前技术上可以实现简单微网的设计与运行。
相对于微网,智能配电网则是站在地区电网全局的角度来考虑未来系统中的各种问题,它具有完善的通信功能和更加丰富的商业需求。分布式发电技术和微网技术推动了智能配电网的发展,今后,基于各种商业需求的应用将继续推动智能配电网的发展,而智能输电网的建设则为智能配电网的实施奠定了良好的基础。
当前,在世界范围内智能电网的研究与建设都还处于起步阶段,一些发展较好的国家或地区也大多仅完成了智能表计的铺设。而以往中国的配电网建设投资远小于发电和输电系统,智能电网技术在配电网层面将有更大的作为。准确把握智能电网技术的发展方向有利于提高中国电力工业的自主创新能力与技术装备水平。因此,应站在智能配电网的高度统领分布式发电技术与微网技术的发展。做到分工明确、统一协调,政府、电力企业、科研院校、设备制造商分别做好标准制定、理论研究、工程示范及应用推广等方面的工作;要扎实推进、平稳有序,研究、规划、设计和实施相协调,以利于向智能配电网的过渡。
建议遵循智能表计是基础、智能网络是重点、智能运行是关键的整体思路,优先安排好相关的科学论证与理论研究工作,为智能配电网的实施奠定基础。应尽早推动AM I 的实施,并为智能配电网提供通信支持;应着力推广微网的示范工程建设,以便于智能配电网的验证、完善与推广。附录见本刊网络版(http ://www.aep s https://www.360docs.net/doc/a419011263.html,/aep s/ch/index.asp x )。
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张景超(1973—
),男,博士,通信作者,主要研究方向:电力系统自动化、电能计量等。E 2mail :zepczjc @https://www.360docs.net/doc/a419011263.html,
陈卓娅(1962—
),女,高级工程师,所长,主要研究方向:电能计量。
The Impact of AMI on the Future Pow er System
Z HA N G J ingchao ,C H EN Zhuoy a
(Henan Electric Power Research Institute ,Zhengzhou 450052,China )
Abstract :As an important component of the smart grid ,the advanced metering inf rastructure (AMI )will trigger profound changes in the f uture power system.In this paper ,the definition ,f unctions and some issues closely related to AMI ,such as the electricity pricing mechanism ,renewable sources of energy generation and consumer energy storage devices ,are studied.The influence of AMI on f uture power system is discussed and the AMI and customer power information gathering system are compared.Finally ,suggestions are made for research on and construction of AMI in China.
K ey w ords :smart grid ;advanced metering inf rastructure (AMI );customer power information gathering system ;consumer energy storage device
(上接第14页 continued f rom page 14)
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王成山(1962—
),男,通信作者,长江学者特聘教授,博士生导师,主要研究方向:电力系统安全性分析、城市电网规
划和配电系统自动化、分布式发电。E 2mail :cswang @https://www.360docs.net/doc/a419011263.html,
李 鹏(1981—
),男,博士研究生,主要研究方向:电力系统电磁暂态仿真与分布式发电技术。E 2mail :lip @https://www.360docs.net/doc/a419011263.html,
Development and Challenges of Distributed G eneration ,the Micro 2grid and Smart Distribution System
W A N G Chengshan ,L I Peng
(Key Laboratory of Power System Simulation and Control of Ministry of
Education ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China )
Abstract :The basic concepts and development trend of distributed generation (D G ),the micro 2grid and smart distribution system are described.In particular ,the influence of D G and micro 2grid on the smart distribution system is analyzed f rom the point of view of the large 2scale access of distributed energy resources.D G supplies users with green power f rom various locally available renewable energy resources ,but large 2scale interconnected operation of D G in the distribution system may give rise to security and operation problems.Micro 2grid technology provides an interface to the interconnection of various D Gs by means of structures at different levels ,which is the most efficient way for the operation of D G.On the other hand ,the smart distribution system makes it possible to realize flexible access to D G and safe ,reliable ,and optimal operation of the entire power system by effectively managing the micro 2grids.Based on an analysis of the relationship between the three ,suggestions about the idea and technical means are given for implementing the smart distribution system.
This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No.50595412,No.50625722)and Special Fund of the National Basic Research Program of China (No.2009CB219700).
K ey w ords :smart grid ;distributed generation (D G );micro 2grid (M G );distribution network
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32—?专题研讨———智能电网? 张景超,等 AMI 对未来电力系统的影响
分布式能源与微电网技术
分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战 发表时间：2018-04-17T10:33:57.577Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：林飞孙婧妍 [导读] 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。 （国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司） 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源 ,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响。 关键词：智能电网；分布式发电；微网 当前 ,作为集中式发电的有效补充 ,分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持 ,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。在未来 ,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。正因为如此 ,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。 一、分布式发电 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源 ,包括可再生能源 (太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气) 进行发电供能的技术。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点 ,但是 ,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点 ,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡 ,通常还需要其他内部或外部电源的配合。 1、分布式发电系统运行特性 分布式发电系统通常包括能量转换装置 (即分布式电源) 及控制系统 ,并通过电气接口与外部电网相连 ,分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性 ,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性 ,除了少数直接并网的分布式电源外 ,其他大多通过电力电子装置并网。 2、分布式发电相关技术问题 考虑到经济性 ,各种分布式电源只有并网运行才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化 ,因此 ,这些电源不能独立地向负荷供电 ,不可调度 ,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外 ,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布 ,对配电网而言 ,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流 ,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。下图为分布式电源配电网： 二、微网 微网指的是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统 ,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统 ,既可以与外部电网并网运行 ,也可以孤立运行。分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战的经济意义主要体现在 : ①可大大提高分布式电源的利用率 ; ②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电 ; ③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响 ;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前 ,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注 ,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目 ,并开展了相关领域的研究工作。 三、智能配电网 智能电网以实现电网的安全稳定运行 ,降低大规模停电的风险 ,使分布式电源得到有效利用 ,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标。智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性 ,降低全网大规模停电的风险 ,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的网架基础,保证了智能配电网发展的可持续性。 1、智能配电网相关技术问题 智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看 ,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。在系统控制方面 ,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别 : ①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同 ,后者主要为同步电机 ,具有自同步性 ,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网 ,没有自同步性 ; ②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大 ,而输电网中负荷波动相对冲击小 ; ③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难 ; ④输电网的控制侧重于可靠性 ,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。在系统保护方面 ,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性 ,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。 2、分布式发电、微网与智能配电网的关系 当前 ,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中 ,部分分布式发电技术已经比较成熟 ,处于规模化应用的关键阶段 ,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用 ,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题 ,而是其并网后带来的电网运行问题。微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题 ,同时 ,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致 ,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形 ,它能很好地兼容各种分布式电源 ,提供安全、可靠的电力供应 ,实现网络层面的能量优化 ,起到了承上启下的作用 ,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。相对于微
案例分析·人工智能带来新挑战
【2017中公遴选·案例分析】 人工智能带来新挑战 【导语】2018各省遴选考试在陆续进行，由于遴选考试信息非常繁多，中公公务员遴选考试网会及时公布最新的遴选考试信息，便于考生查阅。 背景链接 近年来，全国每年执业医师资格考试中考生的总体通过率基本保持在25%左右。2017年11月国家医学考试中心发布了“2017年国家执业医师考试临床综合笔试”合格线，而某机构研发的机器人取得了456分的成绩，大幅超过360分的临床执业医师合格线，标志着人工智能在全球范围内首次通过医考笔试。(11月15日《新安晚报》) 无独有偶，机器人裁缝“Sewbot”每22秒就能生产一件T恤衫，每天能生产80万件T 恤。使用这种机器人生产，在全球范围内，即使是最便宜的劳动力市场也无法与之竞争。 综合分析 近年来人工智能在各领域的突破，自人工智能在围棋领域击败人类棋手，展示出强大的棋力后，各方就对人工智能未来的发展充满信心。人类社会将进入智慧生命时代。当然，也有部分人对人工智能产生恐惧，认为其会取代人类工作，进而产生强大的抵触情绪。 [取得的成就] 人工智能已在越来越多的领域得到应用。在传统行业的重复性劳动环节，已经实现了大规模替代人工的现象，无人工厂、无人仓库等越来越普遍，生产效率、产品一致性非常高，成本也大幅度降低。而且，人工智能还会写新闻、写诗、画画、炒股等，几乎所有的领域，人工智能都在涉足并显示出强大的替代能力。事实上，在医疗领域也早就引入人工智能了，诸如手术机器人、智能医疗系统等，都是人工智能技术应用的结果，效果还非常好。 [挑战与问题] 人工智能发展的不确定性带来新挑战。人工智能是影响面广的颠覆性技术，可能带来改变就业结构、冲击法律与社会伦理、侵犯个人隐私、挑战国际关系准则等问题，将对政府管理、经济安全和社会稳定乃至全球治理产生深远影响。 同时，也要清醒地看到，我国人工智能整体发展水平与发达国家相比仍存在差距，缺少重大原创成果，在基础理论、核心算法以及关键设备、高端芯片、重大产品与系统、基础材料、元器件、软件与接口等方面差距较大;科研机构和企业尚未形成具有国际影响力的生态圈和产业链，缺乏系统的超前研发布局;人工智能尖端人才远远不能满足需求;适应人工智能发展的基础设施、政策法规、标准体系亟待完善。 参考对策 人工智能的发展必须以人类社会的稳定与福祉为前提。这是一项国际共识，也是人工智能发展全球治理呼声增多的重大背景。要倡导开源共享理念，促进产学研用各创新主体共创共享。遵循经济建设和社会伦理协调发展规律，积极参与人工智能全球研发和治理，在全球范围内优化配置创新资源。 坚持市场主导。遵循市场规律，坚持应用导向，突出企业在技术路线选择和行业产品标准制定中的主体作用，加快人工智能科技成果商业化应用，形成竞争优势。把握好政府和市场分工，更好发挥政府在规划引导、政策支持、安全防范、市场监管、环境营造、伦理法规制定等方面的重要作用。 部分来源 原标题：国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知 原标题：人工智能，新起点上再发力来源：人民时评作者：余建斌 原标题：为人工智能铺就发展快轨来源：人民日报作者：盛玉雷
配电自动化开关技术在智能配电网建设中的应用
配电自动化开关技术在智能配电网建设中的应用 发表时间：2019-04-29T13:35:24.623Z 来源：《河南电力》2018年20期作者：邓健灏 [导读] 自动化开关在智能配电网中的应用，有助于提高智能配电网故障诊断能力，减少智能配电网故障发生率。在智能配电网络运作过程中常见的故障类型主要有故障的自动诊断、非故障区域的自动送电以及故障区域的自动隔离等，在进行自动化开关的设置中也应当以此为目的，选择相应的控制方式。 邓健灏 （广东电网公司中山供电局沙溪供电分局） 摘要：自动化开关在智能配电网中的应用，有助于提高智能配电网故障诊断能力，减少智能配电网故障发生率。在智能配电网络运作过程中常见的故障类型主要有故障的自动诊断、非故障区域的自动送电以及故障区域的自动隔离等，在进行自动化开关的设置中也应当以此为目的，选择相应的控制方式。 关键词：智能配电网；自动化；开关；技术 一、中国配电自动化技术的发展现状 智能配电网已经成为国内外重点发展的领域。而由于我国智能配电网中总体结构设计、分布以及自动化配电技术还不都够成熟，导致我国的智能电网发展相对落后，下面对这几点的现状进行分析。 1.智能电网总体结构设计缺乏严谨性 智能电网合理化、科学化设计在电网建设中起到非常重要的作用，直接影响电网建设规划与调整效果。如果在设计过程中没有有效地对智能电网进行全方面的分析与考虑，包括智能电网的环境、设备、系统等任何一处被忽略，都会影响到电力电网在某一个环节处应用不足，这就是一种严重缺乏严谨性设计的结果，粗略的设计会给智能电网带来运行困难的现象，例如：电力负载的运行在没有科学合理的研究与分析下进行设计，就会使其出现误差，影响智能电网不能正常运行。 2.智能电网分布不均衡 据调查，我国中部地区以及西部地区的智能电网分布存在不合理现象，严重影响到了全国电力电网发展的脚步，主要原因是因为智能电网的分布过于分散、疏远，导致光纤覆盖率不稳定，进而使电力电网运行不断出现障碍。 3.自动化配电技术发展不完善 自动化配电技术是推动智能电网快速发展的重要手段，而由于我国的配电自动化技术相比其他国家较为落后，使我国的智能电网发展滞后。只有具备极强的自动配电装置技术，才可以对电力大小进行有效地调整与控制，进而推动配电自动化技术的发展，而我国正是在这一点上还没有取得有效的成绩，所以影响到智能电网在运行中出现不稳定状况。 二、智能配电网的自动化开关应用策略 （一）关于隔离开关 隔离开关的设置目的在于隔离电源，对于无负荷电流的电路进行断开，没有设置灭弧装置，在分闸状态下具有明显的断开点，从而能够有效保证其他电气设置的安全检修。同时在合闸状态下能够对于短路故障电流以及正常负荷电流有效通过，但是对于短路电源以及负荷电流不能有效切断，因此在运作过程中只能在断路器断开的情况下运用。进行隔离开关直接操作的前提条件是电流低于5A，励磁电流、电压互感器以及避雷器等低于2A。 （二）关于负荷开关 目前我国电力系统中运用到的开关类型主要有真空负荷开关以及产气式负荷开关两种类型，结构组成上包括敞开式与箱式。其中箱式开关使用的是SF6气体绝缘，在SF6气体箱内主要包括了操作机构、真空灭弧剂以及隔离刀闸等，运用过程中比较耐腐蚀，受到外界气候的影响比较低。敞开式负荷开关的布置与隔离刀闸比较相似，在分合闸中加入了灭弧装置，操作上具有真空式灭弧室与产气式灭弧室两种，目前采用的主要方式是真空式灭弧室。敞开式负荷开关的很大部分元件是直接裸露在户外的，一旦金属元件使用中受到了腐蚀，在开关的运作过程中就容易出现机构卡涩以及锈蚀等问题，在外部环境比较恶劣的条件不适宜使用。 （三）关于断路器 配电网架空线上运行着柱上断路器这一设备，在重合器上也包含了断路器与控制器，其中分段器的组成上包括了控制器与负荷开关，因此应当有效分析应对柱上的设备。目前架空线柱上一般具有比较多的断路器，很多负荷开关也是以断路器的形式展现，不同类型的断路器往往具有不同的结构与特性。为了有效提升分断能力在柱上断路器的设置上运用真空开关的形式，SF6气体的使用能够对于相间绝缘现象进行有效解决，促进体积的缩小。在零表压的情况下应当有效解决密封问题，在价格上断路器开关与真空负荷开关比较类似，其他结构上相差也比较少。由此目前已经基本上使用真空断路器来替代真空负荷开关。 （四）开关设备线路故障处理 在配电自动化技术快速发展的前提下，配电网络具有很复杂的结构，但是在小电流接地系统中在运行过程中依然面临着很多问题。目前电力设备中的10kV配网设备在运用中一般是由人员进行登杆近距离操作，在人员的人身安全上不够安全，同时也容易受到环境以及气候的影响。由于个别线路损坏现象比较严重，也发生了比较多的窃电现象，在窃电的查找上也比较困难。为此可以采用的故障处理方法有单相接地故障区域定位、故障区域隔离以及非故障区域恢复供电等。 目前线路自动化方案中具有两种智能开关设备，分别是主干线路以及分支线路。针对不同的智能开关应当采取不同的故障处理方式，从而把相间短路故障以及单相接地进行有效切除。 三、配电自动化三遥功能的研究分析 3.1 环网模型 环网开关为手动负荷开关，将现有的开关改为电动操作开关。将雅香小区采用普通的三遥系统，汇鑫源小区采用网络式的三遥系统，
人工智能教育应用的机遇与挑战
人工智能教育应用的机遇与挑战 当前，人工智能的发展日益深入，教育作为人工智能应用的一个重要领域，在一定程度上能为未来教育发展带来诸多机遇，对于学生个性化的学习、各方面素养和能力的获得、全球课堂的普及以及教师重复性劳动的减少等都有益处。然而，在带来机遇的同时，也存在着多方面的挑战。人工智能教育应用在助力社会变革时，对政府、学校、教师等提出了内在诉求，需各方面配合，文章对此进行了论述。 曹可稀，湖北省咸宁市闯王镇中心小学副校长。（湖北咸宁 437000） 伴随着信息技术的发展，智慧教育也逐渐展开，人工智能作为智慧教育时代发展的核心力量，近年来对人类社会的影响越来越广泛与深远，它正在为农业、医疗、教育、能源、国防等诸多领域提供大量新的发展机遇。 人工智能技术自1956年提出以来，从最开始受到盲目追捧，到20世纪七八十年代逐渐遇冷，近些年又重新引起了人们的重视。尤其是在2018年谷歌公司基于深度学习的AlphaGo战胜了围棋世界冠军，再一次引爆了人们对人工智能的热情。现在，人工智能已被视为推动现代社会进步的主
要核心技术力量。目前，人工智能已经开始服务于工业、农业、环境、医疗、教育等众多领域，切实推动了社会的进步。人们纷纷预言，虽然通用的智能系统在未来10年内很难超过人类智能，但在越来越多的特定领域，智能系统的问题解决能力可以达到甚至超过人类的智能水平。如智能公交可以为残疾人和老年人带来帮助，减少交通事故；智能政府可以更好地服务于大众；智能建筑可以节约能源，减少污染，等等。那么，智能教育又会对现今的教育带来哪些改变呢？ 本文主要是从人工智能的角度出发，思考其对教育所产生的积极作用及所带来的挑战，以便进一步把握、促进人工智能在教育中的有效与合理应用，用以应对当今智能化浪潮下教育人工智能需要面对的重要挑战，以较好地顺应技术发展趋势，助力教育变革。 一、人工智能教育应用的机遇 在传统的人工智能学习系统中，我们发现更多的是为了满足某个专门领域的学习需求，目的是促进学习者获得特定的知识和技能，而且这些系统常常作为学校教育的补充，未能深入影响学生的日常学习和生活。随着人工智能技术的发展，教育领域对人工智能技术提出了更高的要求，期望人工智能技术对教育产生革命性的影响。总体来说，人工智能还是能给教育带来诸多机遇，能够提供个性化的学习，促进学
智能配电网建设中的继电保护问题 贺强胜
智能配电网建设中的继电保护问题贺强胜 发表时间：2019-01-08T16:54:44.747Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：贺强胜[导读] 摘要：智能配电网保护可以有效的减少故障影响，是我们现阶段提高供电质量的最根本措施。 (国网内蒙古东部电力有限公司科尔沁区供电分公司内蒙古通辽 028000) 摘要：智能配电网保护可以有效的减少故障影响，是我们现阶段提高供电质量的最根本措施。在制定保护方案时，电力工作人员一定要在保证配电网安全的同时，采取最有效的保护措施，最终达到以小投资获得大收益的目的。 关键词：智能配电网；继电保护问题；研究引言 随着低碳环保、节能减排、实现可持续发政策的不断深入，我国电网建设逐渐走上智能化、现代化、节能环保的道路，其中配电网的智能化是推动我国电网朝着科技化发展的重要力量。在智能配电网建设中，继电保护是保障其运行可靠性和稳定性的重要工作。所以，应当分析智能配电网建设中继电保护的现存问题，并针对问题采取相应的措施，完善继电保护工作，进而保障智能配电网建设的质量和发展。 1 智能配电网继电保护的特征和存在的问题 1.1 智能配电网保护的特征 （1）配电保护原理与配置较为简单。相对于输电网故障对电力元件的损坏而言，配电网故障的损坏程度较小，一般不会产生电力系统的稳定问题。配电网的保护不过于强调超高速的动作，它的供电方式一般为辐射性供电方式，最大的优点是不用判断故障方向，也不用考虑线路对测电源的故障电流影响。所以，配电保护对技术的要求相对较低，保护原理和配置都较为简单。 （2）配电保护的配置和动作结果直接影响供电质量。配电网直接面对每一位用户，一般为单电源供电，它产生的故障会直接造成用户停电，故障期间发生的电压骤降也是会威胁到设备的正常运转工作，因此配电保护的配置及运动结果对供电质量有着密切且直接的影响。 （3）采用大量的熔断器和重合器。配电网有着故障电流较小的特点，针对这一特点为了减少投资和占地面积，减少维护管理的工作量，会采用大量的熔断器与重合器作为简易的保护装置。熔断器有着反时限的保护特性，重合器与之基本相同，它们的反时限特性可以很好的与电力元件的发热特性相互匹配。 1.2 智能配电网保护存在的问题 （1）对“如何减少因故障造成的用户损失”方面缺少充分考虑。长久以来，我们在制定配电网保护方案时看重强调的都是“如何保证配电网的安全”，“如何简化配电网的保护装置”，但是对“如何减少因故障造成的用户损失”方面却没有进行深入的研究。例如：我们通常只在变电站出线断路器处配备保护，却忽略了支线或者用户侧的保护措施，即使我们在支线或者用户侧安装了熔断器等保护装置，但是如果没有认真考虑保护装置与变电站出现保护之间的相互配合，也是会造成支线上或者用户侧产生故障，最终导致停电。 （2）配电网保护对小电流接地故障选线和高阻故障保护都没有很好的解决方案。小电流接地故障选线是配电网保护中的一个典型问题，长时间以来都没有得到一个成熟且可靠地选线技术，这一问题就导致供电企业只能逐一拉线路来选择出故障线路。另外，由于配电网的故障电流小并且不稳定也造成了高阻故障，它的保护在近年来也变成了一个难题。虽然随着电力技术的发展，对于小电流接地故障选线和高阻故障保护的技术有所突破，但现实生活中的实际应用还是有所限制的。 （3）继电保护与配电网自动化不能高度配合。目前配电网自动化作为一种供电举措的应用越来越多，这也就意味着我们要根据供电可靠性的要求，全面综合的考虑继电保护与配电网自动化的总体配合，制定出最佳部署方案。可是在一些配电网自动化的项目实施中，却忽略了与继电保护的配合。比如，有时工作人员在保护配置和整定不够合理的状况下建设自动化系统，虽然投入了大量的财力，却没有得到相对应的稳定效果，产生“脱节”现象。 （4）不能适应大量的DER接入。以往传统的配电网络是一个向负荷单方向分配电力的无源网络，它的保护配置忽略了网络中会有DER 接入。现阶段为了保证现有的保护正确动作，DER并网技术对接入的DER容量有着严格限制，这就对DER的作用有所限制，也是我们现今需要解决的问题之一。 2智能配电网建设中继电保护问题的对应措施 2.1借助智能配电网的信息化，提升继电保护性能 继电保护的性能在很大程度上取决于互感器的传输性能，因此，保障互感器的运行可靠性，提升互感器的传输性能，对于保障继电保护工作的质量有着重要意义。随着配电网的智能化，继电保护工作已经完全不同于以往，在信息技术下，继电保护工作可以更加大胆，不用担心互感器过饱和、二次回路短路等问题。不仅如此，配电网的智能化还可以实时、精准地监测配电网电能的传输量，为继电保护的提供重要参数。 2.2积极应用新技术和新思想，保障高继电保护质量 在智能配电网建设过程中，积极应用风能、太阳能等新技术对于提高继电保护质量也有着重要意义。在智能配电网下，各项新技术的能够被灵活应用，配电网的智能化改变了以往线路出现故障会停止运行的弊端，且为各项新技术的应用提供了重要基础。 除了新技术的应用，新思想的应用也必不可少。例如目前在继电保护中应用越来越广泛的自适应保护思想，这种思想在以往的配电网中，只能分析和调控线路的运行情况，作用单调且适应范围小、灵活度不够高。由于传统配电网没有智能化，整个配电网的信息和状态得不到实时的精准监测，获取到的信息存在延迟且精准度不够高，不能为继电保护的自适应思想提供重要的参考依据。而智能配电网下，借助其信息化、数字化的优势，自适应保护能够充分发挥其作用和价值。通过信息化技术，整个配电网的信息和状态都可以被精准、实时监控，为继电保护自适应思想优势的充分展现提供了重要的数据基础，从而实现通过网络对线路的运行状况进行分析和调控，保障高继电保护质量。 2.3加强组织制度的建设，提高管理的可靠性 有了严格科学的组织管理，才能保证后续工作的进行。因此对于配电网的保护管理方面，我们要做的第一步就是加强组织制度的建设，科学采集、分析、运用数据，及时反馈，做到实事求是，以便于有效提高日后管理工作的可靠性。 2.4定期对配电网线路进行检测与维修
分布式发电与微电网
分布式发电与微电网 一、分布式发电 分布式发电技术就是充分开发与利用可再生能源的理想发生,它具有投资小、清洁环保、供电可靠与发电方式灵活等优点,可以对未来大电网提供有力补充与有效支撑,就是未来电力 系统的重要发展趋势之一。 (一)分布式发电的基本概念 分布式发电目前尚未有统一定义,一般认为,分布式发电(Distributed Generation, DG)指为满 足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。分布式电源(Distributed Resource, DG)指分布式发电与储能装置(Energy Storage,ES)的联合系统(DR=DG+ES)。它们规模一般不大,通常为几十千瓦至几十兆瓦,所用的能源包括天然气(含煤气层、沼气)、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源;而储能装置主要为蓄电池,还可能采用超级电容、飞轮储能等。此外,为了提高能源的利用效率,同时降低成本往往采用冷、热、电联供(Combined Cooling、Heat and Power, CCHP)的方式或热电联产(Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation)的方式。因此,国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源(Distributed Energy Resource, DER)系统,而将包含分布式能源在内就是电力系统称为分布式能源电力系统。由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁与可再生能源。未来分布式能源系统就是应用将会越来越广泛。 分布式发电直接接入配电系统(380V或10kV配电系统,一般低于66kV电压等级)并网运行较 为多见,但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联,形成独立供电系统(Stand-alone System),或形成所谓的孤岛运行方式(Islanding Operation Mode)。采用并网方式运行,一般不需要储能系统,但采取独立(无电网孤岛)运行方式时,为保持小型供电系统的频率与电压稳定,储能系统往往就是必不可少的。 由于这种发电技术正处于发展过程,因此在概念与名称术语就是叙述与采用上尚未完全统一。CIGRE欧洲工作组WG37-33将分布式电源定义为:不受供电调度部门的控制、与77kV以下电压等级电网联网、容量在100MW以下的发电系统。英国则采用“嵌入式发电”(Embedded Generation)的术语,但文献中较少使用。此外,有的国外文献与教科书将容量更小、分布更为分散的(如小型用户屋顶光伏发电及小型户用燃料电池发电等)称为分散发电(Dispersed Generation)。本节所采用的DG与DR的术语,与
人工智能对人类的机遇与挑战
人工智能的未来（双语） 附篇：人工智能对人类的机遇与挑战 （共两篇） For the past few months, artificial intelligence (AI) has been a much talked about topic in the worlds of both pop culture and science. Last November saw the release of Oscar-nominated and winning biopic, “The Imitation Game”, about the father of the modern computer, Alan Turing. Last month, another Hollywood film about clever robots, Chappie, hit theaters. And here in China, search engine giant Baidu founder and CEO Li Yanhong threw out a bold proposal at the Chinese Peo ple’s Political Consultative Conference. Li’s vision is a project called “China Brain”, aiming to make China the world leader in developing artificial intelligence systems. 就在短短的几个月间，人工智能成为了流行文化和科学界的热门话题。去年11月上映的《模仿游戏》就是关于现代计算机之父艾伦? 图灵的一部传记电影；该片获得奥斯卡多项提名，并最终拿下获奖。上个月，好莱坞另一部关于智能机器人的影片《超能查派》也登陆（北美）各大院线。在中国，百度创始人兼CEO李彦宏则在人民政协会议上提出了大胆的提案，建议建设“中国大脑”，意在使中国 成为人工智能系统的世界领跑者。 Is artificial intelligence a boon or does it spell doom for humans? In their book The Second Machine Age: Work, Progress, and Prosperity in a Time of Brilliant Technologies, authors Erik Brynjolfsson and Andrew McAfee, both of whom hail from MIT, US, could barely hide their excitement toward the rise of machines. 对人类来说，人工智能到底是福音还是丧钟？立克?布林约尔弗森与安德鲁?麦凯菲均来自美国麻省理工学院，他们在著作《第二次机器
智能电网的发展趋势
智能电网的发展趋势 摘要：随着电力系统运行环境的日趋复杂与电力体制改革的不断前进,传统电力网络亟待进一步提升,实现向智能电网的转变。智能电网为 电网的发展方向,它的内涵是由绩效目标、性能特征、关键技术与功 能实现等4个方面及其之间的关系综合体现的,它们分别规定了智能 电网的未来期望收益、应具备的特征性能力、为实现此能力而应当采用的关键性技术以及技术与具体业务需求的结合方式。通过对上述内容的详细阐述,描绘出未来智能电网的框架。 关键词：智能电网；自愈；分布式能源；电力市场 0引言 随着市场化改革的推进、数字经济的发展、气候变化的加剧、环境监管要求日趋严格与国家能源政策的最新调整,电力网络跟电力市场、用户之间的协调和交换越来越紧密、电能质量水平要求逐步提高、可再生能源等分布式发电资源数量不断增加,气候变化初露端倪,传统 网络已经难以支撑如此多的发展要求。为此人们提出了发展智能电网(SmartGrid)的设想,实现对传统电网基础上的升级换代。国外许多研究机构和企业正在积极推动智能电建设。例如知识电(IntelliGrid)、现代电网(ModernGrid)、网络智能(GridWise)与智能电网等,可是本 质内容基本相似。为了在智能电网领域寻求突破、加强联系与合作, 已形成了一个全球性联盟组织。 1智能电网概念 智能电网并非是一堆先进技术的展示,也不是一种着眼于局部的解 决方案。智能电网是以先进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础,通过引入通信、自动控制和其他信息技术,从实现对电力网络的改造,达到电力网络更加经济、可靠、安全、环保这一根本目标。为了 理解智能电网,需要站在全局性的角度观察问题,综合考虑智能电网 的4个维度,即绩效目标、性能特征、技术支撑和功能实现。 2智能电网的绩效目标与性能特征
配电自动化技术在智能配电网建设中应用 路宇
配电自动化技术在智能配电网建设中应用路宇 发表时间：2020-01-16T13:05:15.367Z 来源：《基层建设》2019年第27期作者：路宇[导读] 摘要：配电网是面向用户的电力供给载体，在高品质、大规模电力需求驱动下，努力提升配电网的整体效能，构建新一代的智能配电网是主流趋势，而配电网自动化作为智能电网建设中的关键环节，自然也应予以充分重视，针对此，本文将以智能配电网建设的现状和未来发展趋势为研究基点，并透过配电网自动化内涵的分析，阐释其与智能配电网建设的关联性，探寻智能配电网自动化发展的路径。 国网江西省电力有限公司新余供电分公司 摘要：配电网是面向用户的电力供给载体，在高品质、大规模电力需求驱动下，努力提升配电网的整体效能，构建新一代的智能配电网是主流趋势，而配电网自动化作为智能电网建设中的关键环节，自然也应予以充分重视，针对此，本文将以智能配电网建设的现状和未来发展趋势为研究基点，并透过配电网自动化内涵的分析，阐释其与智能配电网建设的关联性，探寻智能配电网自动化发展的路径。关键词：配电网自动化技术；智能配电网建设；网架结构；运行效率引言 目前，随着社会经济的发展和进步，电力需求规模和质量要求不断上升，加之电网覆盖范围的扩展，供电设备的增加，加剧了电网运行管理的困难性，而配电网作为电网中的最后一公里，其关系着供电可靠性和服务质量，是提升用电体验的关键一环，但根据数据统计我国配电网自动化水平覆盖率达到15%，远低于发达国家70%-80%的平均水平，且低于发电、输电网，制约着供电质量的优化发展，基于此，深化推进智能配电网的建设成为迫切之需，而配电网自动化利用计算机网络及电子技术等，可对配电系统进行集成化监测和控制，两者的有效融合将构成一个自动化整体，能够有效提升配电管理的信息化、自动化和互动化水平，都将引领配电网“进化”式的发展。 一、智能配电网的建设需求和未来发展目标 1建设需求 智能配电网是“电网2.0”引领下的新型电力系统，主要依托于高效、集成化的双向通信网络，利用先进的自动化设备、技术、传感器、测量装置及现代决策支持系统技术，对配电网进行信息化、智能化的运行管理和控制，以实现安全、可靠和高品质的供电服务，与传统的配电网相比，其具有自愈性、安全性、高品质供电质量、协同能力、支持大量的DER的接入，是提升供电可靠性、服务质量及用电体验的关键所在，其建设需求源于以下几个方面。 （1）网架结构不合理：目前，许多区域的配电网都采用放射状接线方式，该种线路布设形式将降低供电的可靠性，使得停电检修及故障发生的覆盖范围较广，欠缺运行的灵活性。 （2）设备技术水平较差：配电设备的先进性与否直接关系着配电网建设的水平，但限于技术和管理的问题，一些配电设备存在家族性切线，在智能化建设过程中配置的隔离刀闸和柱上开关耐腐蚀性、操作性及抗干扰性等均存在一定的缺陷性，不利于进行智能化的遥控操作。 （3）配电网主站建设滞后：主站未与智能化配电网建设同步推进，对于自动化技术、设备的引入较差，尚未实现自动化的监控、数据采集和传输等功能。 2未来发展目标 针对上述问题，智能化配电网的未来建设的目标将信息的共享、互动为引领，通过网络架构、运行设备水平的提升，来达到配电网的智能化运行管理。 （1）优化网络网架结构：智能化配电网中的全部线路应该实现联网供电，确保环网的接线率达到最优化，并努力改善线路运行方式的灵活性，进一步提升配电线路与环境之间的协调性，在电力供给负荷较大的配电网区域内构建网格式的供电结构，而其他负荷较小的区域则可选择“N-1”结构形式，以促使网架结构更为坚强。（2）提升设备运行可靠性：智能配电网需要根据智能设备的配置要求、信息安全需求、数据管理、服务质量需求，再发实现“即插即用”的前提下，尽量提升设备地外界干扰的能力，以最大限度的控制设备故障发生量，确保线路的运行安全性，且可通过“四遥”功能，对开关的分合状态进行远程遥控和观测，以实现配电设备的精准和可靠性操作。（3）促进配电网智能化管理：配电自动化是智能配电网建设的基础和前提，其能够集成配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息，构建整体的配电网自动化系统，以可视化形式操控电网，并辅之以智能的分析决策程序，对配电网进行智能化的运行管理。 二、配电网自动化和智能配电网建设的关联性 配电网自动化是智能配电网建设的核心环节，其综合利用计算机、网络通信、电子等技术，最大限度的集成配电网在线及离线、地理图形、网架结构、运行管理等数据，以便对配电网进行远程控制、检测、故障定位、隔离、处理及保护等操作，其将为智能配电网的馈线自动化、设备的运维管控等提供有效支撑；而智能配电网的建设将驱动配电网自动化设计规范和标准的优化发展，可将配电网的多元数据、参数及用户资料进行集成、共享，形成一个更大的自动化体系，利用传感器装置检测配电网运行状态，并快速定位、保护和处理，生成可行性的控制方案，以实现配电网全过程的自动化控制，可见，两者石象湖融合、彼此促进的共同体，但相对于配电网自动化而言，智能配电网是进一步的技术、管理革新，具体表现在： 1技术内容更为丰富 配电网自动化是智能配电网建设中的重要构成，归属于配电体系的二次技术，而智能电网则是从全局出发，以配电网运行管理全过程的自动化发展为目标道姓，融合了高级电力装备、在线监测与检测、集成通信、传感器测量、微网技术及用户服务和需求互动等多种自动化、互动化、信息化技术，其涵盖了配电网自动化的各项功能，包含了一次、二次技术，技术内容呈现多样性。 2性能得以优化 以配电网自动化为基础的智能配电网，可利用现代计算机及通信技术与用户进行信息交互，根据需求反馈，为用户提供可变规则网上服务和供电选择等服务，根据智能电表采集的负荷数据，通过峰谷电价调控，引导用户积极参与配电网调峰与功率平衡的运维管理之中，以此提升配电网供电服务质量和可靠性。 三、配电网自动化、智能配电网建设发展的基本路径
分布式发电、微网与智能配电网综述
分布式发电、微网与智能配电网综述 姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXX 清华大学电气一班
1.分布式发电 1.1 概念 美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可以达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点，但是，一些可再生能源具有间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，通常还需要其他内部或外部电源的配合。分布式发电技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心． 1.2 几种主要的技术 目前，比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。应用较多的为热电冷三联供（CCHP），有时简称为CHP (Combined Heating &Power)。 1.2.1风力发电 风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的t要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：①独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题：②作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再乍能源清洁无污染。不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。 1.2.2光伏发电 光伏发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境(如安装于居民建筑物上)，但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。在美国和日本的一些地区，已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的光伏发电系统与当地电网相联。 1.2.3燃料电池发电 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质町将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40％至60％，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声。可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容鼍上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。 1.2.4热冷电三联供
配电网自动化、智能配电网的建设和发展
配电网自动化、智能配电网的建设和发展 发表时间：2018-11-29T15:02:25.180Z 来源：《河南电力》2018年11期作者：卢沛森[导读] 配电网是面向用户的电力供给载体，在高品质、大规模电力需求驱动下，努力提升配电网的整体效能，构建新一代的智能配电网是主流趋势 （广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山 528000）摘要：配电网是面向用户的电力供给载体，在高品质、大规模电力需求驱动下，努力提升配电网的整体效能，构建新一代的智能配电网是主流趋势，而配电网自动化作为智能电网建设中的关键环节，自然也应予以充分重视，针对此，本文将以智能配电网建设的现状和未来发展趋势为研究基点，并透过配电网自动化内涵的分析，阐释其与智能配电网建设的关联性，探寻智能配电网自动化发展的路径。 关键词：配电网自动化技术；智能配电网建设；网架结构；运行效率 引言 目前，随着社会经济的发展和进步，电力需求规模和质量要求不断上升，加之电网覆盖范围的扩展，供电设备的增加，加剧了电网运行管理的困难性，而配电网作为电网中的最后一公里，其关系着供电可靠性和服务质量，是提升用电体验的关键一环，但根据数据统计我国配电网自动化水平覆盖率达到15%，远低于发达国家70%-80%的平均水平，且低于发电、输电网，制约着供电质量的优化发展，基于此，深化推进智能配电网的建设成为迫切之需，而配电网自动化利用计算机网络及电子技术等，可对配电系统进行集成化监测和控制，两者的有效融合将构成一个自动化整体，能够有效提升配电管理的信息化、自动化和互动化水平，都将引领配电网“进化”式的发展。 一、智能配电网的建设需求和未来发展目标 1建设需求 智能配电网是“电网2.0”引领下的新型电力系统，主要依托于高效、集成化的双向通信网络，利用先进的自动化设备、技术、传感器、测量装置及现代决策支持系统技术，对配电网进行信息化、智能化的运行管理和控制，以实现安全、可靠和高品质的供电服务，与传统的配电网相比，其具有自愈性、安全性、高品质供电质量、协同能力、支持大量的DER的接入，是提升供电可靠性、服务质量及用电体验的关键所在，其建设需求源于以下几个方面。 （1）网架结构不合理：目前，许多区域的配电网都采用放射状接线方式，该种线路布设形式将降低供电的可靠性，使得停电检修及故障发生的覆盖范围较广，欠缺运行的灵活性。 （2）设备技术水平较差：配电设备的先进性与否直接关系着配电网建设的水平，但限于技术和管理的问题，一些配电设备存在家族性切线，在智能化建设过程中配置的隔离刀闸和柱上开关耐腐蚀性、操作性及抗干扰性等均存在一定的缺陷性，不利于进行智能化的遥控操作。 （3）配电网主站建设滞后：主站未与智能化配电网建设同步推进，对于自动化技术、设备的引入较差，尚未实现自动化的监控、数据采集和传输等功能。 2未来发展目标 针对上述问题，智能化配电网的未来建设的目标将信息的共享、互动为引领，通过网络架构、运行设备水平的提升，来达到配电网的智能化运行管理。 （1）优化网络网架结构：智能化配电网中的全部线路应该实现联网供电，确保环网的接线率达到最优化，并努力改善线路运行方式的灵活性，进一步提升配电线路与环境之间的协调性，在电力供给负荷较大的配电网区域内构建网格式的供电结构，而其他负荷较小的区域则可选择“N-1”结构形式，以促使网架结构更为坚强。 （2）提升设备运行可靠性：智能配电网需要根据智能设备的配置要求、信息安全需求、数据管理、服务质量需求，再发实现“即插即用”的前提下，尽量提升设备地外界干扰的能力，以最大限度的控制设备故障发生量，确保线路的运行安全性，且可通过“四遥”功能，对开关的分合状态进行远程遥控和观测，以实现配电设备的精准和可靠性操作。 （3）促进配电网智能化管理：配电自动化是智能配电网建设的基础和前提，其能够集成配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息，构建整体的配电网自动化系统，以可视化形式操控电网，并辅之以智能的分析决策程序，对配电网进行智能化的运行管理。 二、配电网自动化和智能配电网建设的关联性 配电网自动化是智能配电网建设的核心环节，其综合利用计算机、网络通信、电子等技术，最大限度的集成配电网在线及离线、地理图形、网架结构、运行管理等数据，以便对配电网进行远程控制、检测、故障定位、隔离、处理及保护等操作，其将为智能配电网的馈线自动化、设备的运维管控等提供有效支撑；而智能配电网的建设将驱动配电网自动化设计规范和标准的优化发展，可将配电网的多元数据、参数及用户资料进行集成、共享，形成一个更大的自动化体系，利用传感器装置检测配电网运行状态，并快速定位、保护和处理，生成可行性的控制方案，以实现配电网全过程的自动化控制，可见，两者石象湖融合、彼此促进的共同体，但相对于配电网自动化而言，智能配电网是进一步的技术、管理革新，具体表现在： 1技术内容更为丰富 配电网自动化是智能配电网建设中的重要构成，归属于配电体系的二次技术，而智能电网则是从全局出发，以配电网运行管理全过程的自动化发展为目标道姓，融合了高级电力装备、在线监测与检测、集成通信、传感器测量、微网技术及用户服务和需求互动等多种自动化、互动化、信息化技术，其涵盖了配电网自动化的各项功能，包含了一次、二次技术，技术内容呈现多样性。 2性能得以优化 以配电网自动化为基础的智能配电网，可利用现代计算机及通信技术与用户进行信息交互，根据需求反馈，为用户提供可变规则网上服务和供电选择等服务，根据智能电表采集的负荷数据，通过峰谷电价调控，引导用户积极参与配电网调峰与功率平衡的运维管理之中，以此提升配电网供电服务质量和可靠性。