電力行業(yè)正在經(jīng)歷巨大的變革和再造,其主要驅(qū)動(dòng)力是去碳化、數(shù)字化和去中心化。這些范式轉(zhuǎn)變伴隨著各自的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。例如,遠(yuǎn)離煤炭需要在保持低資本成本、實(shí)現(xiàn)可靠的替代供應(yīng)以及環(huán)境目標(biāo)和合規(guī)性之間取得平衡??稍偕茉吹倪\(yùn)營(yíng)挑戰(zhàn)也是一個(gè)重要的考慮因素,實(shí)現(xiàn)可再生能源的持續(xù)供應(yīng)和并網(wǎng)將需要超越傳統(tǒng)做法的解決方案。
自動(dòng)化為創(chuàng)建未來(lái)就緒的電網(wǎng)提供了重要的解決方案。智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)更高效、更可靠的系統(tǒng)。事實(shí)上,2017 年價(jià)值超過(guò) 300 億美元的智能電網(wǎng)市場(chǎng)將以超過(guò) 11% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),到 2024 年達(dá)到 700 億美元(Aditya Gupta,2017)。
當(dāng)前情景
不斷增長(zhǎng)的需求、電力運(yùn)輸、高峰時(shí)間的波動(dòng)、可再生能源的整合、消費(fèi)者層面的智能電表以及操作和生成信息的相互關(guān)聯(lián)性正在推動(dòng)電網(wǎng)的根本轉(zhuǎn)型。
遵守環(huán)境和法規(guī)要求,以及對(duì)可靠電源的需求,正在推動(dòng)二次電網(wǎng)自動(dòng)化。這一級(jí)別的自動(dòng)化將確保更好的控制、更好的數(shù)據(jù)管理和有效的智能電網(wǎng)實(shí)施,這不僅有利于配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商 (DSO),也有利于最終消費(fèi)者。
二次電網(wǎng)中的自動(dòng)化
雖然資產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化越來(lái)越成為常態(tài),但更智能、更有彈性的電網(wǎng)的更大和關(guān)鍵方面在于可再生能源的整合,因此投資于二次電網(wǎng)的自動(dòng)化非常重要。
由于來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)等各種分布式能源 (DER) 的電力,DSO 面臨反向饋電或反向功率流。因此,導(dǎo)致需要維護(hù)和保護(hù)電路。
具有先進(jìn)控制和通信技術(shù)的數(shù)字傳感器和開(kāi)關(guān)等智能自動(dòng)化設(shè)備可改善故障定位、隔離和服務(wù)恢復(fù)。它們還可以提高極端天氣情況下的恢復(fù)能力。自動(dòng)化顯著改善了設(shè)備監(jiān)控和服務(wù)恢復(fù)。它還有助于預(yù)防性維護(hù),從而確保降低運(yùn)營(yíng)成本、有效利用服務(wù)人員并減少環(huán)境排放。所有這些都有助于為運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造運(yùn)營(yíng)和維護(hù)效率。
來(lái)自歐盟國(guó)家的數(shù)據(jù)表明,配電網(wǎng)絡(luò)的故障主要是由倒樹(shù)或架空線等自然因素造成的。此外,在電網(wǎng)的中壓部分,幾乎 70% 的時(shí)間都會(huì)出現(xiàn)隔離器絕緣不良的情況。配電自動(dòng)化降低了此類(lèi)事件的發(fā)生頻率、停電時(shí)間和成本,這對(duì)可靠性指標(biāo)有直接影響。
網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供了準(zhǔn)確診斷、檢測(cè)和定位故障的高級(jí)功能?;陴伨€的故障檢測(cè)、隔離和恢復(fù) (FDIR) 或服務(wù)恢復(fù) (FLISR) 技術(shù)可以通過(guò)隔離出現(xiàn)故障的饋線并切換到相鄰饋線,從而在幾分鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)電力,減少受影響客戶的數(shù)量和中斷時(shí)間。在全自動(dòng)切換和驗(yàn)證的情況下,可靠性比基于操作員的遠(yuǎn)程切換有更大的改進(jìn),它提高了系統(tǒng)平均中斷指數(shù)(SAIDI)和客戶中斷持續(xù)時(shí)間指數(shù)(CAIDI)等指標(biāo)。降低停電率在最大限度地減少處罰和提高最終客戶滿意度方面發(fā)揮著重要作用。
網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化提高了電網(wǎng)的可靠性,從而降低了經(jīng)濟(jì)成本和停電給客戶帶來(lái)的不便。在美國(guó),電力供應(yīng)中斷每年給經(jīng)濟(jì)造成近 440 億美元的損失(Kristina Hamachi,2018 年)。
這些技術(shù)還可以提高運(yùn)營(yíng)和維護(hù)效率,從而為公用事業(yè)公司節(jié)省開(kāi)支。使用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)和功率因數(shù)校正可幫助公用事業(yè)公司監(jiān)控和減少峰值需求,更有效地利用現(xiàn)有資產(chǎn)并更有效地分配投資。
瑞士的二次電網(wǎng)自動(dòng)化
二次配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化是構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵因素和先決條件。在最近的一個(gè)項(xiàng)目中,我們與瑞士最大的能源公司之一合作,將自動(dòng)化控制擴(kuò)展到農(nóng)村地區(qū)低壓網(wǎng)絡(luò)的二次配電網(wǎng)。
隨著新的 134kW 太陽(yáng)能發(fā)電廠的安裝,允許最大 +/-10% 的波動(dòng)以確保電能質(zhì)量,從而違反了低壓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓限制。通過(guò)引入 RTU450,我們的配電自動(dòng)化智能解決方案與監(jiān)控功能相結(jié)合,我們能夠更好地控制線路電壓。
這使我們的客戶能夠通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)上的分布式能源提高電能質(zhì)量,并避免因新變壓器和使用更高額定電纜重新布線低壓網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的更大財(cái)務(wù)支出。
該安裝還為公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)安全的 VPN,并通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制線路電壓調(diào)節(jié)器的電壓、負(fù)載狀態(tài)和溫度,幫助公司提高運(yùn)營(yíng)效率和成本。
結(jié)論
將自動(dòng)化部署到二級(jí)電網(wǎng)提供了許多好處,包括:
高效能源:優(yōu)化能源使用可以減少損失并在高峰時(shí)段更好地管理需求。
電力質(zhì)量:停電次數(shù)和持續(xù)時(shí)間的減少導(dǎo)致可靠性指標(biāo)和客戶滿意度的提高。
成本收益:穩(wěn)定的成本為消費(fèi)者提供了定價(jià)選擇,當(dāng)然,由于運(yùn)營(yíng)效率而節(jié)省了資金。
環(huán)境效益:減少溫室氣體排放可帶來(lái)更清潔、更綠色的電網(wǎng)。
總之,智能電網(wǎng)解決方案的應(yīng)用,使運(yùn)營(yíng)商能夠看到電網(wǎng)內(nèi)部并做出更快、更智能、更安全的決策。這對(duì)于使電網(wǎng)智能化和對(duì)未來(lái)停電做出響應(yīng)變得勢(shì)在必行?! ?/p>
評(píng)論
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