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近几年来,智能电网倍受发达国家和地区的关注,美国、欧洲和13本已经进行了积极的探索,并取得了一些进展.在此背景下,中国也提出了“建设坚强智能电网”的目标.为进一步转变电网发展方式,全面推进特高压与各级电网的协调发展,加快建设世界一流电网,更好地满足经济社会发展需要,要从保障能源安全、优化能源结构、促进节能减排、发展低碳经济、提高服务水平的要求出发,全面建设统一坚强的智能电网卜 .统一坚强智能电网是以统一规划、统一标准、统一建设为原则,以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的中国国家电网.
农村电网是中国国家电网的重要组成部分,县城及农村用电量已占全社会用电量的52 以上,而且发展速度迅猛,农村电网智能化建设是智能国家电网建设不可缺少的重要组成部分.加快建设以坚强为基础、智能为特征的新型农网,是新时期农电工作面临的目标和挑战,也是实现农网与各级电网协调发展的必然要求 ].
1 农村电网特点
目前,中国的农村电网仍然存在着网架结构薄弱、供电可靠性低、损耗高、电能质量差、设备落后、自动化水平低、电价水平偏高、改造资金缺口较大等落后现象口].社会主义新农村建设、村镇化建设以及“家电下乡”等政策的实施导致农村用电负荷快速增长,现有的农网供电能力和供电条件远不能满足农村日益增长的用电需求.
中国农村经济发展水平与城市相比还有相当大的差距,农村电网呈现3个特点.
1)用户特点.
农村居民用电户数量庞大,用电量不高.2008年,国家电网公司经营区域内农网供电客户中,农村用电户数为2.07亿户,占农电系统总用户数的81.37% ,售电量占总量的40.47% ,生活用电户数约占总数的9O %,但居民生活用电量仅占总量的18 %.
农村用户分布广泛,负荷分散,发展不平衡.与城市负荷和供电范围相对集中的特点相比,农村电网具有地域分布广、范围大、负荷分散的特点,除部分经济发达地区较接近城市外,绝大部分地区负荷密度较低,农网负荷的分散性对电网延伸、数据通信及信息共享造成很大难度;中国农村居住和农业生产活动分布广泛,不同地域或同一地域不同区域间经济发展水平的不平衡及产业结构、地理条件的差异造成用电需求差异较大.另外,由于农业生产与气候有密切关系,因而农村负荷季节性变化明显.
2)电网特点.
农网中普遍采用220/110/35/10/0.38 kV 或220/66/10/0.38 kV电压制式.农村电网分布广、负荷分散以及线路供电半径较长,与城网相比,农村电网点多面广,农网末端分布的地形、地貌相对复杂,电网运行环境相对恶劣.农网采用架空线居多,在山区、丘陵地带进行农网建设与运行维护存在较大困难.
3)企业管理特点.
农网供电企业具有管理体制多元化、人员构成复杂的特点.目前,中国农电管理机制采用国家、网省、地市、县4级管理,初步形成了与农村经济发展相适应的农电行业管理体系.按资产的隶属关系,县供电企业分为直供直管县、股份制县、代管县3种类型,农电企业管理水平参差不齐,企业经营状况和人员素质差异较大,乡镇供电所和农电工是中国农电的特有模式,农电工约占县供电企业员工人数的48%,高中及以上学历农电工约占农电工总数的5O% .这种多元化的管理体制造成农电统一规划、统一建设、统一调度和统一管理的难度加大.
综上所述,由于中国农村负荷点多面广、经济发展水平与城市差距大、人员综合素质参差不齐等原因,农村电网具有特殊的技术经济规律,在建设与发展中应充分权衡技术先进性和经济性.
2 农网智能化含义
农网智能化的基本特征是技术上体现信息化、自动化、互动化,管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化 ].
信息化、自动化、互动化是农网智能化的技术特征.信息化是统一坚强智能电网的实现基础,在农网中体现为有效整合农电管理信息资源,消除信息孤岛,依靠农网智能通信手段,利用信息集成技术解决方案,为农电业务一体化管理提供智能决策支持;自动化是统一坚强智能电网发展水平的直观体现,在农网中体现为适应农网特点和运行环境,适度提高农网智能装备水平,依靠面向多点分散数据的低成本高可靠通信系统、实用化高效信息采集传输及集成应用自动化与优化运行系统,实现农网自动化运行控制与管理水平提升;互动化是统一坚强智能电网的内在要求,在农网中体现为电力供应与农村社会发展需要相适应,采用智能用电与互动化新技术,通过信息实时沟通分析,为用户提供透明、友好、便捷、安全服务,实现农村分布式电源和储能装置的灵活接入,促进电能的安全、高效、环保应用.
坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动是农网智能化的基本内涵.坚强可靠是统一坚强智能电网发展的物理基础,在农网中是指电网发展规划科学、结构优化、布局合理,拥有坚强的网架,自动化和信息化水平较高,具有灵活的运行方式,为用户提供可靠的电力供应,能够持续满足农村经济社会发展供电需求;经济高效是对统一坚强智能电网发展的基本要求,在农网中是指提高农网的管理、运行和输送效率,提高装备的技术水平,供电质量高,电能损耗低,促进能源资源的有效利用;清洁环保是经济社会对统一坚强智能电网的基本诉求,在农网中是指正确引导农村能源消费观念,提高清洁电能在终端能源消费中的比重,促进农村可再生能源发展与利用,保护农村生态环境,降低能耗并减少排放;透明开放是统一坚强智能电网的发展理念,在农网中是指构建公开透明的供用电信息平台,提高农村用电服务水平,提供高品质的附加增值服务;友好互动是统一坚强智能电网的主要运行特征,在农网中是指灵活调整电网运行方式,友好兼容农村各类分布式电源及储能装置和用户接入与退出,实现配电网与农村新能源的就地吸纳平衡和信息互动,激励用户主动响应和参与用电调节.
3 农网智能化建设的内容
3.1 农网供电模式及优化规划根据不同地区县城、城郊和农村实际情况,建立适合各类典型区域配电网供电模式[6],开发智能配电网辅助规划决策支持系统;提出满足互动化要求和应对多能源互补需求的农网负荷特性及负荷预测方法,提出区域电压等级优化、区域智能配电网接线方式、智能配电网布局优化方法、智能配电网装备优化选择;提出满足互动化要求和多能源互补条件下的智能配电网供电模式.
3.2 农网智能装备的建设
1)农网智能化变电站的建设.提出:①适合东、中、西部地区农网数字化变电站韵建设模式,解决农网变电设备在线监测关键技术;②变电站设备优化检修方法;③ 变电站设备的智能化控制策略,实现基于状态的变电站主设备全寿命周期综合优化管理.
2)高可靠农网智能配电开关的建设.①研制智能选相控制断路器,制造非平面接触结构开关操动机构,提出高性能开关操动机构性能评价测试方法,拓展高性能开关操动机构应用范围;② 研制固体绝缘开关,逐步替代SF 气体绝缘,提出适用于国产化加工手段的固体绝缘制造工艺方法,提高检测技术,制造固体绝缘开关设备.
3)农村智能配电台区/配电柜/配电箱的建设.① 研制符合智能配电网功能需求的智能配电柜和箱变,提出智能配电台区的自组织、自管理的技术方案,使配电台区的智能化有先进的自适应能力和高效的系统控制性能;② 提出集配电台区设备(变压器、开关)状态参数监测、无功补偿本地/远程控制投切、漏电保护监测管理、谐波监测、三相不平衡监测、电量抄录、远程通信等功能于一体智能配电终端解决方案;③形成智能控制终端的标准体系,并组织示范应用.
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