王彧

摘 要：隨著信息與通信技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用高級(jí)量測(cè)設(shè)備的主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）已經(jīng)可以解決DER接入問題。文章以DER的接入為著眼點(diǎn)重點(diǎn)分析了發(fā)展ADN的重要性，并對(duì)AND的概念、現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)及成果進(jìn)行研究，對(duì)AND的經(jīng)濟(jì)可信性進(jìn)行了分析，指出AND在平衡配電層級(jí)功率和平衡配電層級(jí)與上級(jí)電網(wǎng)之間都是可以提供局部區(qū)域能源交換的設(shè)施，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng)；電力系統(tǒng)；可行性；平衡配電層

1 概述

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)通常依靠靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和較大的容量裕度來應(yīng)對(duì)負(fù)荷的不確定性，進(jìn)而使電力網(wǎng)絡(luò)能夠安全運(yùn)行，這種控制方法較為常見，同時(shí)也較為簡(jiǎn)單。然而，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，配電網(wǎng)中采用分布式能源（DER）的滲透率來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力負(fù)荷的控制逐漸增多，這也導(dǎo)致在配電網(wǎng)的規(guī)劃與控制方面更加復(fù)雜，對(duì)配電網(wǎng)整體的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重大影響，在管理方式上也亟待推陳出新。

2 主動(dòng)配電網(wǎng)的定義和概念

主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）是充分利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行管理，進(jìn)而能夠?qū)植康腄ER進(jìn)行主動(dòng)控制和管理的配電系統(tǒng)。DER在監(jiān)管環(huán)境允許的情況下，按照接入?yún)f(xié)議的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面支持。分布式能源（DER）主要?jiǎng)t是由分布式儲(chǔ)能（EES）、分布式發(fā)電（DG）和可控負(fù)荷（RL）等構(gòu)成的，其中負(fù)荷既有發(fā)電屬性，同時(shí)又有消費(fèi)屬性，這種雙重性導(dǎo)致其也是DER的組成部分。

2010年，國(guó)際上基于CIGREC6.11的定義對(duì)AND進(jìn)行了闡釋，其中文名稱則為“主動(dòng)配電網(wǎng)”。目前，全球范圍內(nèi)的電力供應(yīng)商多采用傳統(tǒng)的方式來進(jìn)行管理，并沒有形成有效的激勵(lì)機(jī)制，同時(shí)也受到監(jiān)管環(huán)境的制約和影響，導(dǎo)致AND的發(fā)展非常緩慢，仍有很多問題亟待解決。

3 配電系統(tǒng)的DER接入技術(shù)研究

傳統(tǒng)配電網(wǎng)是介于輸電網(wǎng)與用戶之間的“中轉(zhuǎn)站”，而中低壓配電網(wǎng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中更被看作是“被動(dòng)”負(fù)荷。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)當(dāng)中，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，操作也更為簡(jiǎn)單，電力網(wǎng)絡(luò)所采用的模式是開環(huán)輻射模式，盡管存在電力自動(dòng)化設(shè)備，這些設(shè)備也多用于解決后臺(tái)故障，實(shí)現(xiàn)快速處理，保證電力的持續(xù)供應(yīng)，而對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的配電網(wǎng)進(jìn)行控制和管理幾乎沒有，因而傳統(tǒng)配電網(wǎng)又被稱為“被動(dòng)配電網(wǎng)（PDN）”。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在設(shè)計(jì)上并沒有考慮到高滲透率DER的接入問題，針對(duì)高滲透率DER的接入問題，小規(guī)模應(yīng)用會(huì)影響到局部配電網(wǎng)絡(luò)，一旦將其進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用，那么將會(huì)對(duì)全局電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行作用，其中不僅包括電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行狀態(tài)、故障處理等，同時(shí)還會(huì)對(duì)短路電流、設(shè)備選型、非常態(tài)方式孤島運(yùn)行等電學(xué)現(xiàn)象造成嚴(yán)重影響。

3.1 配電網(wǎng)規(guī)劃方法研究

傳統(tǒng)配電網(wǎng)從規(guī)劃的角度進(jìn)行分析，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)更為固定，是根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)值確定最大容量裕度，確保配電網(wǎng)的最低運(yùn)行條件，在設(shè)計(jì)初始階段將潛在問題排除，因而傳統(tǒng)配電網(wǎng)相對(duì)更為簡(jiǎn)單。ADN負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的值在判斷上需要考慮到兩個(gè)因素，需求側(cè)響應(yīng)和DG。此外，在設(shè)計(jì)的過程中會(huì)考慮到DER主動(dòng)管理模式對(duì)整體或局域電力網(wǎng)絡(luò)所造成的影響?？梢?，相較于傳統(tǒng)配電網(wǎng)采用AND規(guī)劃的方法要更為復(fù)雜。

3.2 配電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)研究

電力設(shè)備都有額定工作電壓，因而需要在電壓范圍內(nèi)來運(yùn)行，電壓質(zhì)量與無功電壓控制之間的關(guān)系非常緊密。對(duì)于無源的傳統(tǒng)配電網(wǎng)，其無功電壓控制模式比較容易。在配電網(wǎng)中接入DER后，由于DER所存在的隨機(jī)性、間歇性、非線性等特點(diǎn)，導(dǎo)致配電網(wǎng)無功電壓控制模式相較于傳統(tǒng)配電網(wǎng)要復(fù)雜的多，在DER的影響下還會(huì)出現(xiàn)有功潮流反向、無功潮流不確定性等。此外，接入DER還可能會(huì)發(fā)生暫態(tài)電壓變化，由風(fēng)電機(jī)組引發(fā)的電壓畸變、閃變、保護(hù)誤動(dòng)等一系列問題，進(jìn)而對(duì)配電質(zhì)量造成影響。

3.3 短路電流和設(shè)備選型研究

任意一個(gè)存在電源的電力系統(tǒng)都存在短路電流，因而為了能夠使DG順利接入，確保遮斷容量不超標(biāo)，必須要對(duì)原有開關(guān)進(jìn)行更換，甚至對(duì)原有電力設(shè)備進(jìn)行更換，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。同時(shí)，對(duì)于同一個(gè)變電站，DG的接入并不是只有一個(gè)點(diǎn)，在多點(diǎn)接入時(shí)，某一點(diǎn)附近同一電壓層級(jí)節(jié)點(diǎn)的短路電流會(huì)發(fā)生超標(biāo)的現(xiàn)象，這時(shí)也需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換，大量的DG接入點(diǎn)會(huì)造成供電區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)飽和，導(dǎo)致后續(xù)DG接入受限。

4 主動(dòng)配電網(wǎng)的可行技術(shù)研究

如今，世界各國(guó)都在致力于AND項(xiàng)目的研發(fā)，為了使AND技術(shù)更具有推廣價(jià)值，在“可行技術(shù)”方面更為重視。先進(jìn)的電力企業(yè)已經(jīng)開始部署AND試點(diǎn)項(xiàng)目，《主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行和發(fā)展》對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的可行技術(shù)進(jìn)行了較為全面的總結(jié)，現(xiàn)將其中通信技術(shù)和AND可行技術(shù)進(jìn)行介紹。

4.1 通信技術(shù)研究

在對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行管理的過程中，需要依托于信息技術(shù)與通訊技術(shù)（ICT）以及相關(guān)設(shè)備。利用ICT技術(shù)能夠在很大程度上增強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠促進(jìn)電網(wǎng)效率的提升，平衡系統(tǒng)頻率，并對(duì)電壓和潮流進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，是支持配電系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵性技術(shù)。ICT所采取的主動(dòng)控制可以由集中控制、組合控制、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制任意一種控制模式來實(shí)現(xiàn)。

4.2 相關(guān)技術(shù)研究

目前，AND項(xiàng)目重點(diǎn)涉及三個(gè)方面的技術(shù)，其中包括硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、檢測(cè)控制。對(duì)于AND項(xiàng)目未來的發(fā)展，在解決可行技術(shù)方面需要關(guān)注以下幾個(gè)方面：

（1）電力設(shè)備：電力設(shè)備中也包含通信設(shè)備，其中主要有ESS、AMI、通信媒介設(shè)備、智能設(shè)備、DG接入和控制接口、電池能量管理等；利用電力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、電壓調(diào)節(jié)、DER接入轉(zhuǎn)換、諧波補(bǔ)償、無功補(bǔ)償?shù)?；運(yùn)用DER和負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)行能夠產(chǎn)生最大的回報(bào)率；運(yùn)用可控儲(chǔ)能能夠使發(fā)電和負(fù)荷達(dá)到平衡。

（2）ICT技術(shù)：基于ICT技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)信息的運(yùn)算、處理、分配、存儲(chǔ)等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換與信息傳遞。

（3）監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)：對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)可能存在的峰值電壓、峰值電流、負(fù)荷、發(fā)電、電價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)，保證系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

（4）運(yùn)行控制：配電網(wǎng)管理系統(tǒng)采用分布式控制以及需求側(cè)管理，在孤島運(yùn)行條件下對(duì)微電網(wǎng)/饋線進(jìn)行管理；此外，還設(shè)計(jì)自動(dòng)電壓控制、潮流管理、動(dòng)態(tài)的線路載荷水平等。

5 結(jié)束語

文章以DER的接入為著眼點(diǎn)重點(diǎn)分析了發(fā)展ADN的重要性，并對(duì)AND的概念、現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)及成果進(jìn)行研究，對(duì)AND的經(jīng)濟(jì)可信性進(jìn)行了分析，指出AND在平衡配電層級(jí)功率和平衡配電層級(jí)與上級(jí)電網(wǎng)之間都是可以提供局部區(qū)域能源交換的設(shè)施。在高滲透率DER接入的情況下，會(huì)在輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間形成雙向功率流，同時(shí)造成電源和負(fù)荷都具有了雙重不確定性，客戶具有生產(chǎn)者與消費(fèi)者的雙重屬性，因而為了使配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性得到保障，必須要依托于現(xiàn)有技術(shù)來對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)，引進(jìn)更加領(lǐng)先的設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)ADS技術(shù)的研發(fā)，這也負(fù)荷目前配電網(wǎng)工程改造的趨勢(shì)。雖然DER滲透率會(huì)逐漸增大，但基于先進(jìn)技術(shù)設(shè)備構(gòu)建的ADS在平衡配電層級(jí)的功率方面所發(fā)揮的作用將會(huì)不斷增強(qiáng)，進(jìn)而成為局部區(qū)域進(jìn)行能源交換的核心模塊。我國(guó)在對(duì)ADS的研究過程中，需要結(jié)合我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求與可行性，如在對(duì)高滲透率DER接入的研究中不能忽視可行的配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模式，促使我國(guó)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的效率得到大幅提升。

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