上海探索“钻石型”配电网 打造坚强智能城市电网样板

2019-08-13 13:52  来源:国际能源网  浏览:  
不久前,纽约曼哈顿发生大面积停电,波及用户超过7万户,再次引发各界对超大城市电力安全的关注和思考。对于正在打造卓越全球城市的上海而言,不仅需要充裕、可靠的电力供应做保障,同时还需在电网长远发展规划上未雨绸缪。为此,上海正在积极探索构建“钻石型”配电网,加快形成具有首创效应的城市中心地区电网提升模式,进而打造坚强智能城市电网高质量发展的上海样板。

当前,国网上海市电力公司正加快坚强智能电网和泛在电力物联网建设,进一步推动电网设备、管理、运维水平全面提升,电网整体供电可靠性突破“4个9”(99.99%以上),居国内领先水平。

7月3日,上海市政府与国家电网有限公司在沪签署战略合作协议,双方明确将加快推进“三型两网”建设,共同打造世界一流现代化城市配电网。其中,在上海中心城区探索构建“钻石型”配电网,正是国网上海电力积极落实此项战略合作内容的重要举措。

所谓“钻石型”配电网,是指目前在上海打造的以10千伏开关站为核心节点、双侧电源供电、配置自愈功能的双环网结构。该模式由国网上海电力在对标国内外先进配电网的基础上首创,具有显著提升供电可靠性和负荷转供能力,同时兼顾建设改造经济性的特点。“钻石型”配电网因其网络拓扑结构类似钻石造型而得名,并且“钻石”的意象也深度契合未来电网的发展理念:钻石无比的坚强度是电网规划的核心追求,钻石精巧的切割工艺是电网建设的最佳参照,钻石恒远的生命力是电网运营的最终目标。

钻石级坚固的可靠供电

据了解,相较于国内大部分城市电网采用的常规双环网结构,“钻石型”配电网具有“全互联、全电缆、全断路器、全自愈”的技术特征。

▲“钻石型”配电网示意图

具体而言,上海的“钻石型”配电网将传统的以环网站(负荷开关)为核心的接线模式变为以开关站(断路器)为核心,并以国网上海电力组织开发的自愈系统取代传统的配电自动化系统,可以实现就地采集信息,远方自动执行自愈策略,从而将故障处理时间由分钟级压缩至秒级。同时,由于采用不同变电站双侧电源供电方式,其负荷转供能力达100%。凭借这种灵活可控的负荷转供性能,“钻石型”配电网可以满足检修方式下“N-1”安全校核,从而有效减少计划检修及施工停电时间,大幅提升城市中心区的供电可靠性。

在国际对标领域,“钻石型”配电网同样具有显著的先进性。相较于东京电网的“点网式”接线方式,“钻石型”配电网不仅供电可靠水平(户均停电时间)相近,并且拥有更强的站间负荷转移及负荷平衡能力。

作为电网规划领域的一项前瞻性探索,上海“钻石型”配电网构想已由蓝图变为现实,并在一系列先行先试中取得成效。

2018年,国网上海电力针对首届进博会供电“六零三确保”的保障目标,结合西虹桥地区架空线入地工程规划建设10座开关站,并同步配置自愈系统,形成4个高可靠性的“小钻石”,推动该区域电网供电可靠性达“5个9”(99.999%)以上,成功保障进博会圆满顺利召开。

“钻石型”配电网在西虹桥地区的成功试点,也为推进泛在电力物联网和坚强智能电网“两网融合”打下了坚实的物理基础。今年,随着泛在电力物联技术的深度推广应用,西虹桥地区“钻石型”配电网的可靠性优势进一步突显,供电可靠性比肩东京、新加坡等国际先进城市,达世界一流水平。

钻石般精巧的规划实施

正如钻石的价值来自于精巧的设计和切工,“钻石型”配电网从理念发端到规划设计、建设实施始终贯穿了“精益”的内涵,不仅体现在“钻石型”配电网兼顾经济性与可实施性,具有较好的建设适应能力,同时也体现在与上海精细化推进城市建设的呼应上。

从与目前国际上先进配电网结构的经济性对标来看,在空白区域新建“钻石型”配电网的综合造价略低于“花瓣式”配电网(新加坡模式),比世界最先进的“双花瓣式”配电网投资估算低约9%。但如果在上海配电网现有网架结构基础上进行升级,改造成“钻石型”配电网,则其综合投资比“花瓣式”配电网节省约5%,比“双花瓣式”配电网节省31%。即便相比于常规双环网结构的建设投资有所增加,但综合考虑可靠性、平衡性、灵活性提升所产生的效益,“钻石型”配电网依然是未来在上海建设坚强智能城市电网的优选方案。

从建设的可实施性来看,“钻石型”配电网“因地制宜”的优势更加明显。由于经历近20年的多轮改造,上海10千伏配电网已逐步固化了“以开关站为核心节点”的发展模式并形成一定规模,因而在此基础上只需通过新建或改接开关站间线路,即可实现向“钻石型”配电网升级。而且,其新建线路规模分别比“花瓣式”和“双花瓣式”配电网最多可减少约10%和60%,从而有效节省线路通道和上级变电站电源间隔。

正是因为秉承这种向有限空间资源要效益的规划理念,在基本完成空间布局的上海中心城区打造“钻石型”配电网才显得更具现实意义。

2018年,国网上海电力充分结合市中心区域架空线入地及合杆整治,按照“钻石型”接线原则精心设计网格化规划策略,在100公里道路架空线入地工程中,以见缝插针、腾笼换鸟的方式新建、改造开关站61座,构建了18组双环网。通过这样一种避免大拆大建的方式,上海市中心上空的“黑色污染”消失了,取而代之的是地下一张看不见的“钻石型”电网。城市环境得到美化的同时,配电网也得以实现新一轮改造升级,堪称城市精细化管理中“一举多赢”的典范。

钻石状闪耀的引领示范

“钻石型”配电网是未来上海打造世界一流城市电网的重要方向,势必将在城市乃至区域电网规划和发展中发挥引领效应。

下阶段,国网上海电力将继续结合新建居民小区供电配套工程和非居民业扩工程,持续推进核心开关站布点,在中心城区配电网逐步形成“钻石型”接线。

其中,在建设实施方面,国网上海电力将积极贯彻落实上海市关于城市精细化管理的工作要求,依靠政企协同联动,在现有试点工作取得成功的基础上,加快“钻石型”接线在架空线入地区域的推广应用;在中期规划层面,该公司将在配电网网格化规划技术细则中进一步明确“钻石型”目标网架结构、使用区域及具体技术要求,并与上海“十四五”配电网规划做好衔接。

同时,结合《长三角一体化发展2019年电力行动计划》,国网上海电力还将在西虹桥地区全面推广建设“钻石型”配电网,并推动“钻石型”配电网在长三角地区的深化应用,助力区域供电可靠性进一步提升,为长三角一体化发展打造新的能量引擎。

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