关于主动配电网技术体系设计研究

关于主动配电网技术体系设计研究

冯乐坪

海宁市金能电力实业有限公司供配电服务分公司， 浙江 海宁 314400

摘要：主动配电网是目前分析电网和运行的主要形式，属于发展的新方向，其不仅能够有效的对大规模间歇式新能源并网运行展开控制，而且还能促使电网和充放电设备展开良好的互动，全面实现智能化配用电，给电网运行带来了可靠的保障。因此，文中就着重对主动配电网展开了研究，首先分析了它的重要性以及特征，然后对主动配电网技术体系设计方面展开了深入的探究，最后评估了主动配电网的运行状况，主要就是运行控制以及灵活运营模式，希望给主动配电网技术的发展带来积极的作用。

关键词：主动配电网；技术体系；设计研究；运行状况

一、主动配电网技术体系设计的重要性

传统配电网采取的都是被动形式，这种形式不仅不利于分布式发电并网，而且还不利于系统能量消纳的考量，所以给并网实施带来了很大的困难，人们将此种情况叫做：即插即忘，英文就是：Plug and Forget。因为配电网具有冗余性，所以即插即忘现象的影响也存在限制，其对小规模分布式发电并网以及发电容量可忽略的情况影响较小，但对大规模分布式发电并网的影响就很大，此时传统配电网就没法满足并网的要求，会严重影响运行的安全和稳定。基于此种情况下，便研发出了主动配电网，其属于配电网的先进技术，主要以主动控制机为主，具有极强的灵活性与可靠性，既经济又环保，还能达到大规模间歇式新能源在配电网层的高效消纳，是现阶段配电网改善的主要方向。规模不同的分布式发电并网，其渗透率也会不同，通常高渗透率的分布式发电并网对配电网的影响程度有三种，首先，效率影响。因为高渗透率的分布式发电并网属于配电网的新形式，其能够有效提升配电网的经济水平，在提升经济水平的同时结合可用率要求，就需要对配电网效率展开深入的研究，以提出更有效的方法。其次，稳定性、安全性影响。因为分布式发电并网会直接影响到配电网的稳定性和安全性，并对故障定位以及能量管理具有严重的影响，同时还会影响到光伏发电、小水电等间歇性能源形式，进而给配电网间歇性带来较大的影响，因此必须实施有效的并网技术以良好监管。最后，运营模式的影响。因为分布式发电并网的不断发展，会使得购售电双方、能量投资商、能源运行商大量出现，这就会使市场运营模式发生改变。为有效解决上述三大影响，便将被动配电网逐渐向主动配电网形式转变，并将配电网管理系统逐渐向主动方向发展，全面组成了主动配电网的技术体系，详见图1所示，此技术体系充分结合了综合规划技术、运行控制技术以及灵活运营技术，具有良好的效果。

图1 主动配电网技术体系设计

二、主动配电网的特性

主动配电网就是能够综合控制分布式能源的配电网，其可借助网络技术全面实现综合管理，并合理的管控分布式能源，按照相关准则对系统起到支撑的作用。实际上主动配电网就是借助先进的通信设备以及电力技术对分布式的配电网展开主动管理，这不仅能主动的协调和控制间歇式新能源，而且还能良好的消纳可再生能源，保障网络运行的安全、稳定。要想全面实现智能化配电网技术，就需要长期的研究和实验，将能量流与信息流良好的融合。以往智能配电网所注重的是能量价值，但随着智能化的不断发展，如今越来越注重的是信息价值。于是便引用了微网技术，着重用来解决ＤＧ以及可再生能源的兼容问题，经过微网和电网的连接，既有效优化了微网内部的ＤＧ，又充分实现了用户高效率使用电能的要求。微网不仅有效解决了并网问题，而且还解决了网络扰动下的孤岛现象，属于实现ＤＧ和本地电网耦合较好的方法。不过，微网技术是以分布式能源和用户就地应用为主，这便很大程度的限制了它的应用范围。而主动配电网是在微网对ＤＧ协调控制的基础上，更加关注了信息的价值、自主控制能力以及协调属性等方面，属于一个能够兼容微网和其他新能源的技术，具有开放式的结构体系，属于智能配电网的较高层次。如果对其规模效益方面进行研究，能够发现主动配电网可对整个配电网的可再生能源实施良好的消纳，所以能够接入大半径、大规模的可再生能源，同时还能有效使用绿色能源。不过主动配电网和目前含ＤＧ的单向供电被动式配电网也具有很大的不同，通常主动配电网的特性有：间歇式能源消纳、ＤＧ调度、ＤＧ保护和ＤＧ监控。

（一）间歇式能源消纳

传统被动式配电网应用的是就地消纳间歇式的能源形式，应用这种形式一旦间歇式能源的电力过剩，又由于配电网没有调节功能，则电力就送不到配电网上，只能采取减少出力的形式。主动配电网就具备消纳间歇式能源的功能，如果间歇式能源的电力过剩，但只要符合配电网的约束情况，就可采用柔性负荷与多层次电网分层消纳的功能来消纳过剩的能源。

（二）ＤＧ调度

在传统的被动式配电网中，ＤＧ主要是用于平衡负载的，但因功率送不到配电网上，所以没法有效管控配电网的运行。而主动配电网应用了源网的协调控制系统，ＤＧ可有效用于控制机组，参与到运行调度当中。

（三）ＤＧ保护

运用传统被动式配电网时，一旦发生故障，ＤＧ就会退出运行。而运用主动配电网，即使配电网发生故障，只要处于主动配电网的管理协调控制当中，其就能向非故障区的重要负荷进行供电。

（四）ＤＧ监控

传统被动式配电网的ＤＧ监控系统都是独立的，没发连接自动协调控制系统。但主动配电网的ＤＧ监控系统能够有效连接自动化系统，从而达到源网协调一体化的管理，不仅能够有效协调ＤＧ，而且还能有效控制配电网，可见主动配电网未来的发展前景非常可观，将成为大容量ＤＧ与多个微网接入电网运行的重要通道。

三、主动配电网的综合规划设计

（一）分布式能源消纳形式

通过对分布式能源的能量流深入研究之后，能够发现渗透率的上升会影响到三个方面，分别为：用电管理、运行控制以及能量优化，这三个方面分别对应着三种形式，即点消纳形式、线消纳形式以及面消纳模式。其中，点消纳主要将配电变压器作为“点”单元，点消纳形式为间歇式能源在单个点进行单元消纳，这样就不会发生功率倒送到馈线上的其他点单元情况；线消纳主要将变电站10kV的馈线作为“线”单元，线消纳形式为间歇式能源在单个馈线单元或者多个馈线单元进行消纳，并且间歇式能源发电功率不会倒送到变电站上；面消纳主要将变电站作为“面”单元，面消纳形式为间歇式能源发电功率倒送到变电站10kV的母线上，其需改变系统的运行模式。

（二）间歇式能源消纳标准

如今随着间歇式能源并网容量的不断扩大，同时为了全面实现电网投资的减少以及对高电压等级系统的影响，主动配电网间歇式能源消纳标准应按照点消纳、线消纳、面消纳的顺序依次展开。对于光伏来说，当用户光伏发电到达一定规模时，就需要铺设一定面积的光伏面板，这样光伏发电才能达到用户的需求，否则极难达到面消纳的要求，所以主动配电网就以点消纳为主，线消纳为副，兼具着面消纳。

（三）主动配电网的综合规划设计

在主动配电网综合规划设计过程中，为充分满足可靠性与经济性的要求，便引用了概率性负荷预测以及差异化的设计理念，并结合了网络解与非网络解，然后借助快/慢动态仿真技术，最终达到了多时间尺度的综合规划。

四、主动配电网运行控制

从分布式发电能量流、主动配电网消纳形式以及消纳机制我们能够发现主动配电网的运行控制主要有两个方面，首先，必须按照双方的责权来划分控制的范围。其次，电网侧会包含DMS与EMS两个内容，所以必须根据业务流程决定主动配电网的运行模式。

（一）主动配电网的消纳机制

一般主动配电网的消纳机制为充分满足主动配电网消纳的运行策略，其消纳机制可分为两种，分别为：用户侧消纳机制与电网侧消纳机制。按照性质可将其分成两种，即自然消纳与主动消纳。对于自然消纳来说，其运行机理是当其分布式能源渗透率很低时，系统会直接或对运行方式进行调整以完成消纳。对于主动消纳来说，其运行机理是当分布式能源渗透率很高时，系统会有所升级和改善，通过控制设备以及技术来完成消纳。主动配电网消纳机制详见图2。对于用户侧消纳来说，其应用的是点消纳形式。对于电网侧自然消纳来说，其应用的是线消纳形式。对于电网侧主动消纳来说，其应用的是面消纳形式。需要特别注意的是，由于负荷与配电网的快速发展，自然消纳与主动消纳需要交替的使用。

图2 主动配电网消纳机制

（二）主动配电网运行控制形式

从能量流、消纳形式以及消纳机制能够清楚，主动配电网的运行控制会包括两个方面，分别为：用户与电网，需要依据双方的责权来决定各自的控制规模。另外，电网侧会包含两个方面，即DMS与EMS，需要根据资产归属以及业务流程来决定主动配电网的运行模式。一般主动配电网运行控制形式有三种，首先，电网侧运行控制形式。其采用的是ADMS，直接对中压并网点的开关、储能设备以及电能质量治理设备等展开控制，以确保配电网安全稳定的运行。其次，源-网双侧协调运行控制形式。其采用的也是ADMS，当运行控制形式失效时，就可借助用户侧微网管理系统间接的或者运用协议直接的对用户侧光伏发电系统实施控制，以在网端和发电端解决其对配电网的影响，最终使配电网稳定的运行。最后，源侧运行控制形式。对一定渗透率并网用户侧来说，使用微网管理系统不仅有效解决了控制并网的问题，而且还使发电满足了并网的要求。很多小规模发电在配电网并网方面，其只需自发自用和少量上网，所以电网侧仅监测并网点的动态。通过以上两种情况可知，当发生影响电网稳定和电能质量的现象时，只需借助电网侧的 ADMS直接切断并网点的开关。

（三）主动配电网信息交互模型

通过主动配电网运行模式可知，如果采用的是面消纳，则可运用能量管理系统、ADMS和EMS相互结合的信息交互模型。如果采用的是线消纳，则可运用能量管理系统和ADMS相互结合的信息交互模型。如果采用的是点消纳，则可运用内部信息交互模型，此时的电网只是用来检测分界开关的功率状况，防止用户功率倒送。

五、主动配电网的运营模式

由于我国对新能源接入电网的大力支持，使得政府出台了许多政策，以鼓励配电网不断的发展。如今间歇式能源在配网上的并网容量越来越大，尤其是在光伏并网中，由于光伏企业得到了政府的大力支持，便全面开展了光伏发电项目，在用户处设立了光伏发电，不仅充分满足了用户的用电需求，而且电网能够有效接受与消纳，使效益得到了最大化利用。同时还会有能量管理企业对用户的能量实施有效监管，以保证用户能量最大化的使用，进而得到更多的经济效益。另外，电网必须重视光伏并网的技术支持以及经济效益，以使光伏间歇式上网电量合理化应用。随着人们对可再生能源的不断重视以及积极运用，使得可再生能源并网发电有了很大的改善，使主动配电网技术有了显著的提升，如今已成为电网的重要研究任务之一。因为目前主动配电网属于先进技术，需要借助主动控制机制来满足分布式能源从中低压侧消纳，这便充分补充了高电压等级并网集中式消纳的不足，可见对其进行研究是非常有必要的，具有很大的研究价值。对主动配电网技术应用能量流、业务流以及信息流可有效增强此技术的性能，给主动配电网技术的发展带来了很大帮助。同时对主动配电网的综合规划、运行控制以及运营模式展开设计，可给主动配电网技术发带来指导性作用。

六、总结

通过上述内容可知：运用主动配电网技术不仅能有效增强电网对绿色能源的兼容程度，而且还能给电网企业带来可观的经济效益，是未来配电网的主要发展方向。要想有效使用主动配电网技术，就必须对传统配电网进行综合规划设计，因为主动配电网综合规划设计能促使可再生能源更加的兼容，使配电网体系更加的完善。同时对主动配电网采用分层分布协调控制技术能够良好协调配电网的局部自治及全局优化。其中，全局优化能量管理属于主动配电网的核心，其既具有良好的有功功率控制策略，又具有健全的无功功率控制策略。对主动配电网成本效益展开研究主要是为了规划和决定运行方案，是主动配电网技术未来发展的基础。不过主动配电网的发展还需进一步的完善和发展，运用更先进的技术和设备，并对技术不断的创新。同时电力领域还需不断加大监管力度，拓展交易业务，促使电网企业、用户和能源供应商之间协调发展，让主动配电网技术更加的先进、合理及完善。

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