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      對智能配電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度運行的探討

      2018-07-27 10:09:52曾希
      環(huán)球市場信息導(dǎo)報 2018年21期
      關(guān)鍵詞:協(xié)調(diào)控制配電分布式

      曾希

      配電網(wǎng)是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分。分布式發(fā)電和儲能技術(shù)的應(yīng)用,通信設(shè)備的使用,使得配電網(wǎng)的可控性增加,配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行的復(fù)雜性大幅增加。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在協(xié)調(diào)控制、主動管理方面的不足和電力體制改革叉催生了主動配電網(wǎng)。這些情況促使提高配電網(wǎng)的智能化水平來適應(yīng)電網(wǎng)挑戰(zhàn),本文主要從規(guī)劃和調(diào)度運行方面對智能配電網(wǎng)進行探討。

      電力系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。相對于發(fā)電和輸電部分,配電部分的可優(yōu)化裕度較大,且由于與負(fù)荷緊密聯(lián)系,對智能配電網(wǎng)的探討有十分主要的實際意義。

      一、智能配電網(wǎng)的形態(tài)

      隨著社會的快速發(fā)展,能源緊缺現(xiàn)象嚴(yán)重,對環(huán)保的要求也越來越高。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的輻射狀結(jié)構(gòu)不再能滿足實際需要,因此發(fā)展成主變站間充分互聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

      逆變器和控制器性能的提高促進了分布式發(fā)電技術(shù)的進步,無線網(wǎng)絡(luò)的進步促進了配電網(wǎng)絡(luò)的信息化,為了滿足不同用戶電力供應(yīng)需求以及適應(yīng)電力市場交易機制的改革,促使智能配電網(wǎng)出現(xiàn)了新形態(tài)。

      智能配電網(wǎng)將從單純的電力配送者轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸嘀亟巧δ艿墓财脚_:①可再生資源消納的支撐平臺;②多源海量信息集成的數(shù)據(jù)平臺;③多利益主體參與的市場交易平臺;④電氣化交通發(fā)展的支撐與服務(wù)平臺;⑤智慧城市建設(shè)的能源基礎(chǔ)平臺等。

      二、智能配電網(wǎng)規(guī)劃

      傳統(tǒng)的配電網(wǎng)主要依據(jù)供電區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測來確定配電網(wǎng)建設(shè)方案,如有特殊負(fù)荷,則要在經(jīng)濟性和可靠性之間有所折中。

      以風(fēng)電和光伏為代表的分布式電源DG( distributed generation)因其環(huán)保性、經(jīng)濟性、能源利用率高、分布靈活等特點,最近幾年在國內(nèi)外發(fā)展迅速。但是由于其隨機性強、波動性大,大量的分布式電源接入配電網(wǎng)會增加其供電區(qū)域范圍的不確定性。將分布式電源和儲能系統(tǒng)ESS( energystorage system)相結(jié)合,能夠平滑和控制分布式電源出力,提高電能質(zhì)量,但需增加微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制機制,增大了配電網(wǎng)規(guī)劃的難度。

      為了提高配電自動化水平,采用大量“三遙”設(shè)備,使得大量終端節(jié)點的實時數(shù)據(jù)能夠傳送到監(jiān)控主站,為主動配電網(wǎng)提供了狀態(tài)信息,同時遠(yuǎn)程開關(guān)控制將變得更加迅速,配電網(wǎng)具有了可隨外部環(huán)境的變化快速實現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供和故障恢復(fù)的能力。因此,快速網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力的具備對配電網(wǎng)規(guī)劃問題提出了新的要求。

      以上問題只是配電網(wǎng)規(guī)劃需要考慮的問題的一部分。一種理想的智能配電網(wǎng)規(guī)劃需要同時考慮:①提高可再生能源的利用率以及設(shè)備耗費最小;②分布式電源的定址、定容、定量;⑧網(wǎng)絡(luò)損耗;④網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險指數(shù);⑤配電網(wǎng)網(wǎng)架;⑥多微網(wǎng)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性;⑦變電站選址;⑧配電網(wǎng)的控制方式;⑨負(fù)荷的特性;⑩其他重要問題。

      目前沒有一種方法可以全面的考慮到配電網(wǎng)規(guī)劃中的所有方面。實際從工程角度,針對不同的規(guī)劃要求和目的,提出不同的多目標(biāo)優(yōu)化模型。比如有學(xué)者提出計及分布式電源出力和負(fù)荷的隨機性,定義負(fù)荷供電恢復(fù)率,建立了以經(jīng)濟性和可靠性為目標(biāo)的配電網(wǎng)線路開關(guān)聯(lián)合優(yōu)化的柔性規(guī)劃模型,并對規(guī)劃方案進行了可靠性評估。還有學(xué)者提出了一種能夠反映配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理程度的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險指數(shù),并建立了以配電網(wǎng)投資費用、網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險指數(shù)為目標(biāo)函數(shù),綜合考慮經(jīng)濟性和可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃模型。

      三、智能配電網(wǎng)的調(diào)度運行

      對于傳統(tǒng)的配電網(wǎng),電壓控制和頻率調(diào)節(jié)是日常運行中的主要問題。分布式電源的大量應(yīng)用對于系統(tǒng)保護和控制提出了更高的要求。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在協(xié)調(diào)控制和主動管理方面的不足,催生了主動配電網(wǎng)(active distribution network, ADN)的概念。ADN就是能夠協(xié)調(diào)各類分布式電源與儲能、基于靈活拓?fù)鋬?yōu)化潮流、積極管理需求側(cè)資源,在滿足用戶電力需求的基礎(chǔ)之上,促進可再生能源發(fā)電消納和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟安全運行的配電系統(tǒng)。

      對主動配電網(wǎng)的分層、分區(qū)管理是其常見的調(diào)度運行機制。分層控制可采用多代理系統(tǒng)或協(xié)調(diào)控制。文獻提出主動配電網(wǎng)的三層控制結(jié)構(gòu),將主動配電網(wǎng)進行區(qū)域劃分,并在每個區(qū)域中配置協(xié)調(diào)控制器進行區(qū)域自動控制。根據(jù)饋線控制誤差(feeder control error,F(xiàn)CE)指標(biāo),建立了實時平抑區(qū)域運行狀態(tài)與最優(yōu)目標(biāo)之間差異的區(qū)域控制機制,據(jù)此提出了分層分布控制器與源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器的模型。

      國務(wù)院《關(guān)于進一步深化電力體制改革若干意見》提出:積極發(fā)展分布式電源,全面放開用戶側(cè)分布式電源市場。擁有分布式電源的用戶以自身利益最大化為目標(biāo)向電網(wǎng)供電,因此不在配電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度內(nèi),會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。針對這種新情況,建立考慮多利益主體的主動配電網(wǎng)調(diào)度機制也是十分必要的。

      本文只是從規(guī)劃和調(diào)度運行的若干個角度,對智能配電網(wǎng)進行探討,由于篇幅有限,并未涉及諸如配電系統(tǒng)安全域、考慮越限風(fēng)險下的調(diào)度運行、配電網(wǎng)重構(gòu)等方向。希望本文能為我國從事智能配電網(wǎng)相關(guān)研究的人員提供一定的參考。

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