主動(dòng)配電系統(tǒng)可行技術(shù)分析

蔡曉松

（國網(wǎng)鄱陽縣供電有限責(zé)任公司 江西鄱陽縣）

主動(dòng)配電系統(tǒng)可行技術(shù)分析

蔡曉松

（國網(wǎng)鄱陽縣供電有限責(zé)任公司 江西鄱陽縣）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)也推動(dòng)了信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，分布式能源（DER）的接入問題更是隨著技術(shù)的提高，從而得到了解決。本文通過重點(diǎn)了解分布式能源（DER）的接入問題，對(duì)主要配電網(wǎng)（ADN）的一些概念、現(xiàn)狀以及動(dòng)態(tài)進(jìn)一步了解，并分析了主要配電網(wǎng)（AND）的經(jīng)濟(jì)可行性，希冀能給相關(guān)部門的工作帶來一些參考。

主動(dòng)配電系統(tǒng)；技術(shù)；可行

1 前言

為了保證電力網(wǎng)絡(luò)能夠安全的運(yùn)行以及能應(yīng)對(duì)負(fù)荷的不確定，傳統(tǒng)配電網(wǎng)往往是使用比較簡單并且常見的方法，即使用靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和有著比較大的容量裕度。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制電力的負(fù)荷在配電網(wǎng)中所采用的方法即分布式能源（DER）的滲透率也在逐漸的增多，使得提高了對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃和控制等方面的復(fù)雜度，也極大的影響了配電網(wǎng)整體的經(jīng)濟(jì)情況。所以在管理上也要極度重視，不斷推出新的管理形式。而且隨著發(fā)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及用戶對(duì)電價(jià)范圍內(nèi)期望值的不斷增加等一系列的變化，使得國內(nèi)外一些配電網(wǎng)的運(yùn)營企業(yè)正在考慮怎樣改變當(dāng)前配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行模式，以及創(chuàng)建新的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式和控制模式，主要包括如何積極地運(yùn)用和協(xié)調(diào)各種分布式能源（DER）。

2 主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的定義及概念

主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）是一種配電系統(tǒng)，它主要的作用是管理配電網(wǎng)，所使用的方法是利用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來對(duì)其管理，從而進(jìn)一步完成對(duì)分布式能源（DER）的主動(dòng)控制和管理。分布式能源（DER）在監(jiān)督環(huán)境允許的前提下，如果能夠根據(jù)接入?yún)f(xié)議的要求，就能夠全面的支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。分布式能源（DER）主要是由以下幾個(gè)方面組成的，即分布式發(fā)電（DG）、分布式儲(chǔ)能（EES）、可控負(fù)荷（RL）。其中一些負(fù)荷具有發(fā)電和消費(fèi)這兩種屬性，是以具有這兩種屬性的負(fù)荷也是組成分布式能源（DER）的部分之一。國際上的相關(guān)工作人員在2010年時(shí)就在CIGREC6.11的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的闡釋了ADN，定義其中文名稱為主動(dòng)配電網(wǎng)。就現(xiàn)在而言，對(duì)于全球范圍內(nèi)的電力供應(yīng)商來說，他們很多時(shí)候還是使用傳統(tǒng)的方法來對(duì)其進(jìn)行管理，從而沒有去創(chuàng)立一種對(duì)于管理更加有效的體制，在管理的過程當(dāng)中也可能會(huì)受到在監(jiān)督環(huán)境條件下的一些限制和影響，從而延緩了主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的發(fā)展，所以在對(duì)于主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的可行性時(shí)會(huì)有非常多的問題需要解決和研究。主動(dòng)配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)如表1所示。

表1 主動(dòng)配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)

3 分布式能源（DER）接入技術(shù)的研究

對(duì)于輸電網(wǎng)和用戶之間的關(guān)系來說，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)就是它們之間的中轉(zhuǎn)站。而對(duì)于整個(gè)的電力系統(tǒng)來說，中低壓的配電網(wǎng)就是一種被動(dòng)的負(fù)荷。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)不僅具有較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且操作起來也更加的簡單。電力網(wǎng)絡(luò)使用的是開環(huán)輻射模式，即使有一些電力自動(dòng)化的設(shè)備，也大多數(shù)是用來快速解決后臺(tái)所出現(xiàn)的故障問題，從而保證電力能夠持續(xù)的供應(yīng)，所以幾乎沒有對(duì)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的配電網(wǎng)進(jìn)行管理和控制，因此傳統(tǒng)配電網(wǎng)還具有另一個(gè)稱呼，即被動(dòng)配電網(wǎng)（PDN）。因?yàn)閭鹘y(tǒng)配電網(wǎng)在其設(shè)計(jì)方面沒有多加考慮具有高滲透率的分布式能源（DER）接入問題，所以對(duì)于高滲透率分布式能源（DER）的接入問題，只是小范圍的應(yīng)用就會(huì)影響到配電網(wǎng)絡(luò)中的一些部分，如果要是廣泛的應(yīng)用，則會(huì)影響配電網(wǎng)絡(luò)的所有部分，電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行狀態(tài)和故障處理等都是配電網(wǎng)絡(luò)的所屬部分，而且還會(huì)嚴(yán)重的影響短路電流、設(shè)備的選型、非常態(tài)方式孤島運(yùn)行等一些電學(xué)現(xiàn)象。其分布式能源（DER）進(jìn)行主動(dòng)控制和管理的效果圖如圖1所示。

圖1 DER進(jìn)行主動(dòng)控制和管理的效果圖

3.1 配電網(wǎng)的規(guī)劃方法

如果從傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃角度出發(fā)來進(jìn)行分析，則可以判定所使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)固定的，而且還是按照負(fù)荷的預(yù)測值來確定容量裕度的大小，從而保障配電網(wǎng)的運(yùn)行條件為最低，在剛開始設(shè)計(jì)的階段就要將一些潛在的問題找到并加以解決，所以對(duì)于傳統(tǒng)配電網(wǎng)來說是相對(duì)簡單的。要判斷主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果則要考慮需求側(cè)響應(yīng)和分布式發(fā)電（DG）這兩個(gè)因素。另外，在對(duì)其設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中還會(huì)考慮到分布式能源（DER）的主動(dòng)管理模式對(duì)整體或者局部電力網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的影響。由此可見，主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的規(guī)劃相比較傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃來說更加的復(fù)雜。

3.2 配電網(wǎng)技術(shù)的研究

因?yàn)殡娏υO(shè)備都具有額定的工作電壓，所以運(yùn)行時(shí)是需要在電壓的運(yùn)行范圍內(nèi)，而且電壓的質(zhì)量和無功電壓的控制是具有非常緊密的關(guān)系。而傳統(tǒng)的配電網(wǎng)因?yàn)闆]有電源所以它的無功電壓控制模式是比較簡單的。配電網(wǎng)在接入分布式能源（DER）之后，會(huì)使配電網(wǎng)的無功電壓控制模式跟傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比較時(shí)其復(fù)雜度會(huì)大大的提高，而且還會(huì)因?yàn)榉植际侥茉矗―ER）的影響而出現(xiàn)無功潮流的不確定性和有功潮流反向等情況。其原因主要是因?yàn)榉植际侥茉矗―ER）是具有間歇性、隨機(jī)性、非線性等特點(diǎn)。另外，在接入分布式能源（DER）后有可能會(huì)發(fā)生暫態(tài)的電壓變化，而且還可能出現(xiàn)由風(fēng)電機(jī)組所引發(fā)的一系列問題，比如電壓的閃變、畸變和保護(hù)誤動(dòng)等，從而嚴(yán)重影響配電的質(zhì)量。具有高滲透率分布式能源（DER）的接入，使得輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)間產(chǎn)生了雙向的功率流，也使負(fù)荷和電源具有了雙重的不確定性，從而使客戶兼顧了消費(fèi)者和生產(chǎn)者兩種身份。所以想要保障電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，一定要投入所需資金來加強(qiáng)現(xiàn)有的配電網(wǎng)或者改進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù)。

3.3 短路電流和設(shè)備選型研究

只要是有電源的電力系統(tǒng)都會(huì)有短路電流問題的出現(xiàn)，所以想要使分布式發(fā)電（DG）能夠順利的接入，保證遮斷容量不超出，一定要更換原有的開關(guān)甚至是更換原有的電力設(shè)備，從而增加運(yùn)行的成本。對(duì)于同一個(gè)變電站來說，分布式發(fā)電（DG）的接入點(diǎn)并不只有一個(gè)，所以進(jìn)行多點(diǎn)接入時(shí)，在某點(diǎn)附近的同一電壓層級(jí)的節(jié)點(diǎn)的短路電流會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，在這時(shí)也需要更換設(shè)備，如果出現(xiàn)大量的分布式發(fā)電（DG）接入點(diǎn)就會(huì)使供電區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)飽和狀態(tài)，從而限制后續(xù)分布式發(fā)電（DG）的接入。

4 主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）可行技術(shù)的研究

現(xiàn)如今，世界各國對(duì)于主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）項(xiàng)目的研發(fā)都持重視態(tài)度，所以為了讓主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）技術(shù)能夠得到更大的推廣，一定要加大對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）可行技術(shù)研發(fā)的力度。很多的先進(jìn)電力企業(yè)已經(jīng)開始準(zhǔn)備主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的試點(diǎn)項(xiàng)目，《主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行和發(fā)展》給主動(dòng)配電網(wǎng)的可行技術(shù)做了全面的總結(jié)，以下介紹通信技術(shù)和主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）可行技術(shù)：

4.1 通信技術(shù)的研究

在管理配電系統(tǒng)的過程當(dāng)中，需要依靠信息技術(shù)和通訊技術(shù)（ICT）以及相關(guān)設(shè)備的幫助。通訊技術(shù)（ICT）在增強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性上具有很大的作用，不僅能夠提升電網(wǎng)的效率和平衡系統(tǒng)的頻率，而且還能夠調(diào)節(jié)和控制電壓及潮流，所以它是支持配電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。通訊技術(shù)（ICT）的主動(dòng)控制可以由多種控制模式來實(shí)現(xiàn)，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制、集中控制、組合控制等控制模式。

4.2 相關(guān)技術(shù)的研究

現(xiàn)在，主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的項(xiàng)目研究內(nèi)容主要涉及檢測控制、硬件設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行這三個(gè)方面。主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）想要在未來能發(fā)展的更好，就解決可行技術(shù)方面而言則需要注意以下方面：

（1）在電力設(shè)備中就包含了通信設(shè)備，其中主要包括通信媒介設(shè)備、智能設(shè)備、ESS、A－MI、分布式發(fā)電（DG）接入和控制接口等，不僅可以利用電力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)、無功補(bǔ)償、諧波補(bǔ)償、分布式能源（DER）的接入轉(zhuǎn)換等；而且還可以利用分布式能源（DER）和負(fù)荷的優(yōu)化運(yùn)行從而形成最大的回報(bào)率；使用可控儲(chǔ)能可使發(fā)電和負(fù)荷保持平衡狀態(tài)。

（2）通訊技術(shù)（ICT）的功能非常之多，如系統(tǒng)信息之間的分配、運(yùn)算、存儲(chǔ)、處理等，還可對(duì)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和信息的傳遞。

（3）監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)以及系統(tǒng)的運(yùn)行情況，預(yù)測可能出現(xiàn)負(fù)荷、電價(jià)、發(fā)電、峰值電流、峰值電壓等情況，從而保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

（4）可以使用分布式的控制和需求側(cè)管理來管理配電網(wǎng)系統(tǒng)，在確定是孤島運(yùn)行的情況下進(jìn)行對(duì)微電網(wǎng)/饋線的管理。另外，還需要對(duì)潮流管理、動(dòng)態(tài)線路的載荷水平、自動(dòng)電壓的控制等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)在未來可以依靠ADS技術(shù)來解決所出現(xiàn)的問題，隨著相關(guān)可行技術(shù)的提高，即使分布式能源（DER）的滲透率還在不斷的提高，但ADS還是起著很大的作用，不僅可以平衡配電層級(jí)的功率，還可以交換上級(jí)電網(wǎng)之間的雙向功率的通道，所以ADS即將在局部區(qū)域成為交換各種能源的核心。在我國對(duì)ADS進(jìn)行相關(guān)的研究時(shí)還應(yīng)考慮配電網(wǎng)的實(shí)際需求，比如在應(yīng)付具有高滲透率的分布式能源（DER）接入問題和提高設(shè)備智能化能力的同時(shí)進(jìn)行對(duì)配電網(wǎng)可行技術(shù)的研究，從而在很大程度上提高我國電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的效率。

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TM72

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1004-7344（2016）10-0061-02

2016-3-20