主動配電系統協調運行與負荷終端管理分析

趙廣杰

（遼寧裝備制造職業技術學院，遼寧 沈陽110000）

0 引言

電力能源作為當今世界應用最為廣泛的二次能源，具有清潔、調控靈活、無污染和使用方便等諸多優點。電能的獲取必定要消耗大量的一次能源，包括煤、石油等，這些一次能源的消耗都會伴隨著大量的粉塵和溫室氣體的產生，如何提高這些一次能源的利用率，進一步發展低碳化電力，成為現今尋求電力行業可持續發展道路的一條重要途徑。智能電網的出現很好地解決了開發電力能源產生大量污染等問題，這種新形式的電網布局進一步將產生的清潔能源直接轉化為電能。通常智能電網的發展最好利用分布式清潔能源，但由于諸多因素的限制，如今對于分布式能源的規模化接入仍存在著很大問題，這些問題嚴重制約著可再生能源的滲透，對此，相關專家在國際上提出了主動配電系統的建設問題，本文主要針對這一系統協調運行和負荷終端管理涉及的幾個方面進行分析和論述。

1 主動配電系統概述

主動配電系統（ADS）主要應用于發電系統中電網兼容性和大規模入網2個方面。在2012年召開的CIGRE會議上，一些電力專家提出了主動配電系統的具體概念：主動配電系統是一種擁有組合多種分布式能源能力（可控負荷、分布式電源、需求側管理、儲能等）的一種配電式網絡，主要用來提升配電網的資產利用率、提高配電網對于可再生能源接納的能力、提高用戶的供電可靠程度和用電質量，同時還能減少對配電網進行升級的投資。

作為一種未來應用于智能電網的發展模式，ADS具有很好的創新理念，相比于同樣應用廣泛的微網技術來說，其具有如下特點：（1）ADS普遍應用于中小用戶電源的雙向供配電網，該系統的用戶量相比于使用微網的用戶量更為巨大。這就導致了系統在運行過程中可能出現功率（有功／無功）嚴重不平衡的情況，同時也增大了對負荷控制和對電源協調優化的復雜性、減弱了電壓的可控性和穩定性，最終使電能的使用質量下降。為了確保整個供配電系統的安全、穩定運行，要求有關部門在柔性控制、精確計算和主動管理的基礎上，做好ADS網絡元件、信息流和能量流之間存在的相互作用的研究和具體動態模型的深入發掘，及時建立系統故障的自愈控制技術體系和理論體系。（2）作為電力企業普遍應用于公共配電的系統，ADS承擔著輸電網分級配電的任務。ADS系統集合構建了兼容、堅強、集成、經濟智能電網。相比于微網針對分布式電源接入提出的問題，主動配電系統的整體規模比微網更加龐大，進而被廣泛應用于接入分布式電源。（3）主動配電系統處于智能電網綜合發展的頂層，在一定程度上拓展了智能配電網的應用范圍，同時也降低了對智能配電網的建設投資。微網主要是根據用戶的特殊需求來對電網進行規劃和建設，以用戶的供電理念為中心來開展相應工作。相比于主動配電系統，微網主要集中于一小部分的客戶，缺乏對多種分布式電源的兼容性，在主動管理和主動控制上，結構沒有主動配電系統那么靈活。

2 主動配電系統的協調運行

2.1 智能小區

這是指對城市中相對獨立和統一管理的建筑實施智能化。通過在這些智能小區中應用分布式發電、電動車并網、智能測量等多項技術，構建出一個由儲能設備、可控負荷、柔性交流輸電和分布式電源綜合系統構成的智能小區。同時，供電部門通過在其中建立一套一體化綜合調控服務的體系，實現了對小區內部分布式電源和負荷的控制，為小區內的各個家庭提供了一個舒適便利且低碳節能的生活環境。

2.2 協調運行多代理技術

采用多代理技術，就是將主動配電系統控制中心的權力分散，使系統中的各個單位都具備主動管理和自我控制能力，這就需要運用多代理技術實現ADS的多范圍、多層次的協調運行。在具體的運行模型中，各個單元和各個區域之間還存在著其他的代理，通過這些代理可以實現多單元之間的調配工作。

3 負荷終端管理

3.1 可中斷負荷的分類和特點

可中斷負荷對于供電可靠性的要求并不高，傳統的負荷可以根據可靠性不同分為第一類負荷、第二類負荷、第三類負荷，可中斷負荷就屬于第三類負荷。隨著配電系統通信技術和自動化技術的不斷發展，可中斷負荷的范圍也得到了很大擴充，主要包括大型體育場、大型賓館的中央空調負荷、政府辦公大樓的移動負荷等，其具有以下特點：（1）頻率穩定，魯棒性強。通過一些先進量測技術所得出的實際測量值往往和標稱值存在一定偏差，會給系統帶來一定的影響，而可中斷負荷本身具有很強的魯棒性，即便遭受一定參數的攝動，仍可維持自身的一些特性。（2）快速響應，實時分析。能量管理系統可以對主動配電系統各部分具體的運行情況進行在線檢測，并根據不同的狀況來獲取最佳的控制測量值，實現了可中斷負荷運行參數的上傳和自檢，使可中斷負荷在接收到控制命令時可以快速響應。（3）多樣性。由于ADS中大范圍地接入了分布式電源，這就需要系統中存在不同類型的可中斷負荷，包括電動汽車的電池、空調的負荷和各種儲能元件等，可中斷負荷的多樣性很好地滿足了相應的選擇和要求。（4）定價補償和激勵機制。制定合理的定價補償和激勵機制對鼓勵用戶參與需求側管理和對負荷的控制具有巨大的推進作用，可以很好地實現主動配電系統的電力動態平衡。（5）與分布式能源呈現協調發展的趨勢。（6）計量和通信的智能化。（7）多場合、多層次的調用。

3.2 電能質量的在線檢測

主配電系統中涉及大量電子元件的使用，這就導致電網系統中容易出現諧波、電壓波動等電能質量的問題，這些問題嚴重威脅著供電系統的可靠性和安全性。對電能的質量進行在線監測是治理電能質量問題的前提，保證對電網質量檢測的高效性和準確性對實現ADS經濟、高質量且安全地運行具有重大的意義。此外，隨著如今大量網絡化、集成化、開放式和實時性的服務平臺的設立，結合電網規劃、柔性控制和需求側管理諸多技術的運用，使電能質量的治理有望得到根本性的解決。

3.3 負荷控制

實現對主動配電系統中存在的相關負荷的控制能有效保證可再生能源滲透率的提升和資產利用率的提高，可以通過對系統內的DG和可控資源進行協調控制來實現這一目的。其中的可控資源主要包括無功補償、需求側管理和柔性負載等。

4 結語

主動配電系統在我國還處于起步階段，國內專家對系統的研究僅僅涉及一些理論概念，要想真正實現能源分布式接入，還需要用電部門加大對相關技術的研究力度，同時制定出有效的政策來使這些新興技術得到更好地應用。

［1］王貴斌，趙俊華，文福拴，等.配電系統中電動汽車與可再生能源的隨機協同調度［J］.電力系統自動化，2012（19）

［2］向月，劉俊勇，魏震波，等.可再生能源接入下新型可中斷負荷發展研究［J］.電力系統保護與控制，2012（5）

［3］尤毅，劉東，于文鵬，等.主動配電網技術及其進展［J］.電力系統自動化，2012（18）

［4］唐捷，肖園園，李欣然，等.分布式風力發電對綜合負荷特性的影響［J］.電力科學與技術學報，2012（2）

［5］吳正驊，程浩忠，厲達，等.基于負荷密度比較法的中心城區典型功能區中壓配電網接線方式研究［J］.電網技術，2009（9）

［6］束洪春，胡澤江，劉宗兵.城市電網最大供電能力在線評估方法及其應用［J］.電網技術，2008（9）