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1能源政策对电网规划的影响
一个公认的观点和目标是,配电网给用电和分布式电源提供了灵活的市场。该市场必须在技术上是可靠的、在经济上是可持续发展的,而且不能阻碍各种社会目标的实现,例如需求侧响应、小型分布式发电并网,各种电力交易的功能以及各种节能措施等。
配电网运行商(DSO)的运行任务是,在满足技术和经济监管条例下对网络进行密集的监测和控制。当前各种能源政策方面的目标对配电网的发展提出了各种新的挑战:例如各种智能电网技术和措施可迅速地降低电网上传输的电量,然而并不显著影响峰值功率,而后者在电网规划和容量设计中起决定性的作用。配电网的发展必须尽可能地经济高效,同时还必须确保电网能够顺利地适应电力市场的变化。特别值得注意的是,电网元件的技术经济寿命较长给电网的规划和发展带来了极大的挑战,因为目前所设计的电网至少在一定程度上在未来的40~50年仍将可使用。
至于DSO在电力市场中应该承担何种角色以及用户网关的负荷控制问题,对网络所承担的载荷水平有着显著的影响。DSO似乎已不可能执行相关需求响应和负荷控制方面的控制行为。如果DSO要控制电力终端用户的负荷,这将会对电力零售商的平衡造成进一步的影响,进而导致零售商在竞争激烈的市场操作中的成本,从而间接增加电力用户的成本。因此,作为其他各方行为的一个结果,DSO必须适应负荷动态变化的运行环境。这给电网发展带来了相当大的挑战。管理动态变化发展的一个解决方案是,形成以容量为基础的电价。这类电价作为控制参数,将对负载控制的实施产生影响,而不论该控制是由零售商还是由终端用户执行。
除了技术和经济方面的问题,配电网发展(电网规划)还必须考虑经济法规和其他法规以及指令所设定的各种目标和限制条件。不同国家之间的经济调控方法显然是不同的。在一些国家,监管鼓励电网的投资,而在另外一些国家,则严格地控制和限制电网的投资。供电可靠性指标,如SAIFI、SAIDI、MAIFI和停电成本,也因国家的不同而有所不同。能源效率法规控制DSO的能源效率,在实践中即控制电网损耗。许多新的智能电网概念(如分布式发电、储能、需求响应、智能用户网关等)所造成的影响仍不是很清楚。
社会越来越依赖于使用不中断的电力,由此导致逐渐无法接受持续时间较长的停电。例如,瑞典通过法律,要求单一的停电持续最多不得超过24h;芬兰正在起草一个新的立法,限制最大停电持续时间,在城市地区为6h和24h,或在农村地区为36h。相对传统的网络技术而言,在追求上述目标时,与智能电网概念相关的技术和功能正发挥着关键性的作用。
2智能电网技术对长期负荷预测的影响
2.1用户网关技术
用户连接网络和市场的一种方式,称之为用户网关技术。用户网关技术的发展十分迅速,它不仅是电网和终端用户之间的一种接口技术,而且成为电力市场中电力用户与各方之间在线通信的一种连接方式。在用户网关技术发展的初始阶段,一般是基于先进表计(AMR)技术,用户网关已在许多国家(如意大利、芬兰)几乎所有的电力用户处安装使用。除了电量和功率的计量数据外,其他各种数据均可通过用户网关发送,如停电信息、电压质量以及低压电网的扰动信息(如中性线断线)。此外,用户网关也可以实现对负荷的控制功能。负荷控制使得可将用电负荷转移到低费用时段、电力零售商可进行功率平衡管理,以及在电力系统正常和扰动条件下可通过转移负荷进行功率平衡管理(此方案可作备用)。
用户网关的一项新功能就是有助于快速增加用户侧的电源。目前太阳能电池板的数量不断增长,并在未来有迅速增加的趋势。太阳能电池板的功率范围从几千瓦(独立住宅)到几百千瓦(工业建筑的屋顶光伏),甚至可达兆瓦(农场光伏)。太阳能电池板的峰值工作时间取决于地理和区域位置,约为每年800~1200h。在北欧,太阳能电池板的发电量也显著增加,如在芬兰,每年的太阳辐射量几乎与德国北部相当。小型风电的发展一直较为缓慢,而且由于小型风电的发电量低(峰值工作时间仅为百分之几),以及技术方面的一些挑战(如部件需要维修、单独安装风电塔筒等),其发展前景相对一般。
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