能源互联网视角下的未来配电网发展

为适应能源互联网的发展,传统意义上传输电力的配电网将发展为具有承担电、气、冷、热等多能量相互转化、替代与利用功能的新型配电网络。通过分析能源互联网的特征、发展现状及其对未来配电网发展形态的影响,结合配电网发展各个时期特征及电网发展现状,对面向能源互联网的未来配电系统发展形态、驱动因素和演化路径进行了展望。将配电网的发展划分为4个阶段,提出了未来配电网的发展目标、发展路径和重点任务。在此基础上,为了能够综合评估配电网的发展阶段和水平,统一协调整合可调动的能源资源,提出了面向能源互联网的未来配电系统综合评估体系和方法,使得能源供应能够更广泛地满足市场的消费需求。     

未来配电系统形态及发展趋势

基于国内外电网技术的研究热点,探讨未来配电网的形态和发展趋势。首先,在阐释传统配电网和未来配电网区别的基础上,从未来配电网的格局、结构、运行模式、物理信息系统、能源互联网等5个方面,探讨未来配电系统的形态;然后,分析了能源结构发展,产业技术驱动,政策、体制改革等3个方面的趋势,进而综合评估未来配电网的发展趋势。最后,总结8项主要关键研究领域,并从政策和技术角度提出了支持我国配电网发展的3点建议。     

面向能源互联网的灵活配电系统关键装备与组网形态研究

提出以柔性控制为基础的电能路由器和电能交换器等关键电气装备为核心的能源互联网体系结构,并提出基于信息物理系统融合的电气信息物理系统设备互联参考模型。在此基础上对面向能源互联网的灵活配电系统关键装备——电能交换器的系统结构进行较详细设计,同时对未来基于电能交换器的配电网组网形态进行研究,提出各种应用场景下的多种组网模型。最后设计了面向能源互联网的配用电侧能源局域网基本结构,并对配电网交流直流供电模型进行计算机仿真和物理装置简化试验,论证了可行性和有效性。     

面向能源互联网的未来配电网优化规划

能源互联网是未来全球能源行业的发展方向,其对电力系统的发展将产生深刻影响。文章分析了未来能源互联网场景下配电网的特殊需求,提出未来配电网将发展为承担多能转换与利用的新型配电网,并给出未来配电网的基本构架,分析其能量流动形态。在此基础上,构建考虑多能转换与存储设备成本构成及运行约束的配电网优化规划模型,在满足多能负荷需求的前提下对多能源接口设备与综合储能设备进行优化设计,并利用粒子群算法对该模型进行求解,仿真算例验证了所提模型的有效性,可为未来配电网的发展与规划提供必要参考。     

主动配电系统规划和运行中的重要问题

介绍了主动配电系统的概念及发展,重点分析了主动配电系统技术的未来发展趋势,从规划和运行2个方面提出需重点关注的技术方向,包括:考虑运行过程的配电系统规划、考虑负荷与分布式能源高级建模的配电系统规划模型、高渗透率分布式能源接入条件下的调度控制模型、主动配电系统的电压控制技术等。结合我国电网和经济社会情况,指出主动配电网的发展应重点研究规划方法、灵活的网络拓扑、主动控制方法、主动管理技术、用户侧需求响应和管理的双向协调整合、柔性配电和交直流混合微网技术、储能技术和电力电子智能装备等关键技术,以提升配电网调度的灵活性,提升配电网对大规模分布式能源的接纳能力。     

低碳化智能配电网规划研究与展望

为了应对日益严峻的能源形势和气候变化,削减全球碳排放已经成为世界各国的普遍共识.在碳中和重要发展目标及能源结构转型的驱动下,电能的清洁化替代趋势将愈加显著,配电系统在促进新能源消纳和用户碳减排等方面发挥重要作用的同时,也将面临新的挑战.围绕碳排放约束下的智能配电网规划问题,首先分析了低碳化智能配电网的发展特征,然后从新要素、新路径和新形态等多方面阐述了与传统配电网规划思路的区别,为此提出了"碳中和区"的概念,并提出低碳微生态配置方案和碳中和能力评估方法.进而,探讨了多尺度时空动态演化下智能配电网规划的若干关键问题.最后,针对碳排放约束影响下智能配电网规划的未来研究方向和应用场景进行了展望.     

国内外配电前沿技术动态及发展

从配电网的发展现状、关键新技术以及未来的发展趋势等方面,对国内外配电前沿技术动态及发展进行了探讨。首先,从社会、经济宏观比较人均负荷指标和供电可靠性等多方面指标,简要对比分析了国内外配电网的发展现状,总结了我国配电网存在的突出问题,并针对性地给出具体改进建议。其次,探讨了主动配电系统技术、能源互联网、能源信息物理系统等未来配电系统的关键新技术,总结了当前研究热点问题和产业发展动态,并展望了潜在的前沿问题。最后,结合CIGRE SC6的最新动向,进一步提炼配电系统发展趋势,提出配网改造建设的总体发展建议。     

能源互联网接入设备关键技术探讨

作为能源系统与信息系统信息-物理深度融合的庞大网络,能源互联网"开放共享"的特征对用户侧能源的接入、控制和传输提出了挑战。针对能源互联网背景下用户侧综合能源管理问题,首先提出了能源互联网接入设备的概念,指明了其区别于能源路由器的特征,并从规划调度、运行管理和能源服务3个维度详细介绍了能源互联网接入设备的应用领域。然后,重点介绍了设备特征识别、需求响应、区块链、大数据、综合能源管理和电力市场等6项关键技术,并深入阐述了能源互联网接入设备与这些关键技术的紧密联系。最后,简要介绍了能源互联网接入设备的实施方案和未来挑战,以期为未来能源互联网下用户设备高效便捷入网提供一些借鉴和参考。     

面向能源互联网的配电系统规划关键问题研究综述与展望

处于能源互联网环境下的配电系统,受交通系统、天然气系统等多系统交互影响,是能源互联网运行过程的核心环节。结合能源互联网内涵与特征,分析了能源互联网环境下的配电系统关键技术特征,提出从微电网规划、主动配电系统规划、配电系统与天然气系统协同规划、配电系统与交通系统协同规划4个关键技术领域对面向能源互联网的配电系统规划理论进行研究的思路。综述了配电系统规划过程中各个关键技术领域的研究成果,深入探讨了目前规划方法中需解决的规划模型、求解算法、不确定因素处理等关键理论问题,并针对相关领域进行了展望。     

城市能源互联网建设若干关键问题分析

随着城市信息化水平的提高和能源转型的推进,城市能源互联网已成为城市能源发展的未来方向。文章首先对城市能源互联网典型结构和运行特征进行深入分析,然后从设备、运行和管理3个方面对当前城市配电网现状进行总结归纳,从能源生产、配给、消费和管理等方面分析配电网在城市能源互联网的功能定位,提出从城市配电网向能源互联网的过渡路径,最后总结城市能源互联网建设的关键技术和核心设备。文章的理论分析对于城市能源互联网的建设具有一定的推动作用。