配電網建設改造進入深化階段 配電自動化設備成為提高供電可靠性的必要條件
今年8月份,國家能源局發布了一份名為《2018年上半年全國主要城市用戶供電可靠性指標》的報告。報告中提及,2018年上半年,全國52個主要城市供電企業用戶供電可靠性繼續保持較高水平,未發生大面積停電事故和重大社會影響的停電事件,為優化營商環境、滿足人民生活水平提高和社會經濟發展提供了堅強的電力保障。2018年上半年,全國52個主要城市供電企業平均供電可靠率為99.918%.同比上升0.021個百分點。其中,城市范圍平均供電可靠率為99.971%,農村范圍平均供電可靠率為99.886%。
用戶平均停電時間最短的三個城市分別為佛山(0.54小時/戶)、東莞(0.59小時/戶)、深圳(0.72小時/戶)。供電可靠性排名前十的城市分別為佛山、東莞、深圳、廣州、廈門、上海、北京、南京、烏魯木齊、揚州。南網占據前四。
按照《配電網規劃設計技術導則》(Q/GDW1738-2012)中關于供電區域劃分標準的要求,我國的供電區域劃分為A+、A、B、C、D、E六個等級。
A+類供電區域
區域特征: 負荷密集(30MW/kmF以上),主要為直轄市與東部重點城市的市中心區、對可靠性有特殊要求的國家級高新技術開發區,供電可靠性H標為國際領先水平(停電時間5分鐘)。
網架結構:高壓網采用鏈式結構,中壓網采用三雙、雙環結構;設備配置:變壓器采用大容量或中容量,中壓線路采用電纜;自動化配置:采用集中式、智能分布式模式,具備網絡重構和自愈能力;
通信配置:光纖通信方式;
用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”;分布式電源接納能力:完全消納。
A類供電區域
區域特征:負荷較為密集(15~30MW/km?) ,主要為直轄市的市區、中西部重點城市的市中心區、國家級高新技術開發區,供電可靠性目標為國際先進水平(停電時間52分鐘)。
網架結構;高壓網主要采用鏈式結構,中壓網采用雙環、單環結構;設備配置:變壓器采用大容量或中容量,中壓線路采用電纜型式;自動化配置:采用集中式、智能分布式建設模式,具備網絡重構和自愈能力;
通信配置:光纖通信方式;
用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”;分布式電源接納能力:完全消納。
B類供電區域
區域特征:負荷集中(6~ 15MW/km?),主要為地級市的市中心區、重點城市的市區、省級高新技術開發區,供電可靠性目標為國際平均水平(停電時間3小時)。
網架結構:高壓網主要采用鏈式、環網結構,中壓網采用單環結構;
設備配置:變壓器采用大容量或中容量,中壓線路采用架空型式;自動化配置:采用集中式、智能分布式建設模式;通信配置:光纖與無線公網相結合的通信方式;用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”,分布式電源接納能力:完全消納。
C類供電區域
區域特征:負荷較為集中(1~6MW/km),主要為地級市的市區、較為發達的城鎮,電網建設目標主要為滿足城鎮化發展需求,采用小城鎮典型供電模式。
網架結構:高壓網主要采用鏈式、環網結構,中壓網采用單環結構;設備配置:變壓器采用中容量或小容量,中壓線路采用架空型式;自動化配置:采用集中式、就地型重合器建設模式;通信配置:光纖與無線公網相結合的通信方式;用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”;分布式電源接納能力:基本消納。
D類供電區域
區域特征:負荷較為分散(0. 1~-1MW/kam7),主要為一一般城鎮與農村, 電網建設目標主要為滿足負荷增長需求,采用小城鎮與新農村典型供電模式。
網架結構:高壓網主要采用環網、輻射結構,中壓網采用單環、輻射結構;
設備配置:變壓器采用小容量,中壓線路采用架空型式:自動化配置:采用故障指示器建設模式;
用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”;分布式電源接納能力:部分消納。
E類供電區域
區域特征:負荷極度分散(0. 1MW/km?以下),主要為偏遠農牧區,電網建設目標主要滿足基本用電需求。
網架結構:高壓網主要采用輻射結構,中壓網采用輻射結構;設備配置:變壓器采用小容量,中壓線路采用架空型式;自動化配置:自動化采用故障指示器建設模式; 用電信息采集系統:實現“全覆蓋、全采集”;分布式電源接納能力:部分消納。
低電壓問題突出的偏遠地區:可采用35kV配電 化建設模式。
其實,不論是國家電網經營區域內,還是南方電網經營區域內的供電可靠性都與其所在地區的配電網建設情況息息相關。
隨著我國經濟的不斷發展,用電量也在不斷增加。據國家統計局統計結果顯示,1-8月份,全社會用電量增速保持快速增長,全國全社會用電量45296億千瓦時,同比增長9.0%,增速比上年同期提高2.1個百分點,各產業用電量均實現較快增長;8月份制造業日均用電量超過100億千瓦時,創歷史新高;四大高載能行業用電均實現正增長,合計用電增速低于制造業;發電裝機容量增速繼續放緩,核電和風電發電量保持較快增長;各類型發電設備利用小時同比均有不同程度提高,風電和火電設備利用小時提高較多;全國跨區、跨省送出電量同比增長;全國基建新增煤電裝機容量同比減少,新增非化石能源發電裝機占比同比提高。
然而,迅速增長的負荷與供電區域內的供電可靠性卻成了突出的矛盾,這些矛盾就主要體現在了市區陳舊的配電設施,輸電線路老化等主要矛盾點上。為了解決存在的矛盾問題,對現有的架空線路進行電纜入地改造,對現有的配電設施性能進行更新提升,改善輸配電線路供電可靠性。2015年以來,國家對配電網建設改造工作做出了一系列安排部署——國家發展改革委、國家能源局先后發布《關于加快配電網建設改造的指導意見》與《配電網建設改造行動計劃(2015~2020年)》(簡稱《行動計劃》)。
通過實施配電網建設改造行動計劃,有效加大配電網資金投入。2015-2020年,配電網建設改造投資不低于2萬億元,其中2015年投資不低于3000億元,“十三五”期間累計投資不低于1.7萬億元。預計到2020年,高壓配電網變電容量達到21億千伏安、線路長度達到101萬公里,分別是2014年的1.5倍、1.4倍,中壓公用配變容量達到11.5億千伏安、線路長度達到404萬公里,分別是2014年的1.4倍、1.3倍。到2020年,供電可靠率達到99.99%。
想要達到這一目標,僅僅靠我們的電網工人日夜不休的去巡檢、去排查故障,是遠遠不夠的。這個時候“配電自動化”就成為了提升供電可靠性的一種必要手段,而這一手段同時也與我國正在進行的“堅強智能電網”建設有著密不可分的關聯。
配電自動化的優越性是不言而喻的,它具備著投資少、見效快等諸多優勢。
隨著智能電網的興起,配電自動化的功能與技術內容都隨之出現革命性的變化,從通過自動化開關設備相互配合實現故障脫離和健全區域恢復供電,不需要建設通信網絡和主站計算機系統的饋線自動化系統(FA)到基于通信網絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的實時應用系統,兼備政策情況下的運行狀況監視及故障實時處理功能的配電自動化系統(DAS),逐步演變成為與配電GIS/OMS/TCM/WMS以及需求側負荷管理相結合的配電管理系統(DMS),可以覆蓋了配網調度、運行、生產的全過程,能夠支持客戶服務,實現配用電綜合的綜合應用。
經過30 多年的發展,配電自動化技術日趨成熟,作為智能電網建設的一個主要內容,受到了業界的廣泛關注并在世界范圍內獲得了的應用。但總體來看,與輸電網相比,配電網自動化水平還是比較低的,饋線自動化率還比較小,還有很大的發展空間。隨著對供電可靠性要求的不斷提高以及分布式電源的大量接入,建設配電自動化系統勢在必行,配電自動化被認為是一個主要的電力投資熱點。
東亞的一些國家與地區在配電自動化應用方面是走在世界前列的。中國香港中華電力公司、新加坡與日本的配電網實現了全面的自動化,如日本東京電力的新DA 系統,除了能夠靈活調整線路的運行方式,提高配電網負載率外,還甚至能夠監視電能質量,通過記錄瞬時故障產生的零序電流監測配電線對地絕緣狀態。
國家電網公司與南方電網公司也都十分重視DA 建設工作。截至2017年年底,配電自動化線路覆蓋率達到35%,2018年計劃達到60%,到2020年,配電自動化系統覆蓋率達到90%以上,實現配電網可觀可控,2035年,全面建成世界一流現代化配電網。
這些對相關設備企業即是機遇也是挑戰。為貫徹落實國家配電網建設改造的相關要求,把握好配電網發展建設的契機,進一步精簡和優化配電設備種類,提升標準化、智能化水平,提高配電網工程質量和配網運維管理效率,國家電網公司運維檢修部組織編寫了《10kV一體化變臺和配電一二次成套裝置典型設計和檢測規范》,一體化變臺和配電設備一二次融合對相關設備制造企業是一次新的挑戰。
配電終端在2016年及以前采取的年初集中招標,之后采用按照項目分別招標的模式。
近三年國網配電終端招標數量
配電終端用于配電設備的運行數據的采集、調制和控制。不同的配電設備對終端的功能要求、運行環境與安裝結構也有所不同。根據《配電自動化系統功能規范》,配電終端可分為站所終端DTU、饋線終端FTU、配電變壓器終端TTU和故障指示器四大類。
2017上半年的配網自動化設備(配電線路故障指示器和配電終端)招標規模達12.5億元,其中配網終端招標規模8.5億元,占配電自動化設備總額的68%。
配網終端未來三年規模將超過80過億,主站系統超過90億元。2017年兩次的終端設備招標規模,預計將超過16億元,未來三配電自動終端設備市場規模將超過80億元,按照金智科技的市場份額,未來終端設備營業收入將大幅增長。
展望配電自動化技術的發展,一個重要的內容是滿足有源配電網運行控制與管理的要求,實現分布式電源的有效集成;將更多應用基于終端之間對等通信的分布式智能控制,以提高控制響應速度,如將其用于饋線故障隔離與網絡重構,把供電恢復時間縮短至1s 以內。
目前,配電自動化終端產品較為成熟,已經得到規模化生產和應用,現在的技術研究大都朝著智能化方向發展,通過擴展終端功能,使其能滿足配電網優化配置、配電網自愈、配電網重構等高級應用的需要。近一段時間,不斷有網友向我咨詢有關于智能配電、饋線自動化等的相關信息,并明確表示其所在單位都在進行著與配電自動化相關的技術研發與產品革新。相信在不久的未來,配電市場將隨著配電網建設改造的不斷深入,產品應用的不斷普及而帶來更加廣闊的市場。
責任編輯:仁德財