主動配電系統可行技術分析

蔡曉松

（國網鄱陽縣供電有限責任公司 江西鄱陽縣）

主動配電系統可行技術分析

蔡曉松

（國網鄱陽縣供電有限責任公司 江西鄱陽縣）

隨著社會經濟快速發展的同時也推動了信息技術和通信技術的發展，分布式能源（DER）的接入問題更是隨著技術的提高，從而得到了解決。本文通過重點了解分布式能源（DER）的接入問題，對主要配電網（ADN）的一些概念、現狀以及動態進一步了解，并分析了主要配電網（AND）的經濟可行性，希冀能給相關部門的工作帶來一些參考。

主動配電系統；技術；可行

1 前言

為了保證電力網絡能夠安全的運行以及能應對負荷的不確定，傳統配電網往往是使用比較簡單并且常見的方法，即使用靈活的網絡結構和有著比較大的容量裕度。但是隨著科學技術的發展，控制電力的負荷在配電網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，使得提高了對配電網的規劃和控制等方面的復雜度，也極大的影響了配電網整體的經濟情況。所以在管理上也要極度重視，不斷推出新的管理形式。而且隨著發電規模的不斷擴大以及用戶對電價范圍內期望值的不斷增加等一系列的變化，使得國內外一些配電網的運營企業正在考慮怎樣改變當前配電網的規劃和運行模式，以及創建新的網絡運行模式和控制模式，主要包括如何積極地運用和協調各種分布式能源（DER）。

2 主動配電網（ADN）的定義及概念

主動配電網（ADN）是一種配電系統，它主要的作用是管理配電網，所使用的方法是利用網絡的拓撲結構來對其管理，從而進一步完成對分布式能源（DER）的主動控制和管理。分布式能源（DER）在監督環境允許的前提下，如果能夠根據接入協議的要求，就能夠全面的支持系統的實現。分布式能源（DER）主要是由以下幾個方面組成的，即分布式發電（DG）、分布式儲能（EES）、可控負荷（RL）。其中一些負荷具有發電和消費這兩種屬性，是以具有這兩種屬性的負荷也是組成分布式能源（DER）的部分之一。國際上的相關工作人員在2010年時就在CIGREC6.11的基礎上進一步的闡釋了ADN，定義其中文名稱為主動配電網。就現在而言，對于全球范圍內的電力供應商來說，他們很多時候還是使用傳統的方法來對其進行管理，從而沒有去創立一種對于管理更加有效的體制，在管理的過程當中也可能會受到在監督環境條件下的一些限制和影響，從而延緩了主動配電網（ADN）的發展，所以在對于主動配電網（ADN）的可行性時會有非常多的問題需要解決和研究。主動配電網的主要特點如表1所示。

表1 主動配電網的主要特點

3 分布式能源（DER）接入技術的研究

對于輸電網和用戶之間的關系來說，傳統的配電網就是它們之間的中轉站。而對于整個的電力系統來說，中低壓的配電網就是一種被動的負荷。傳統的配電網不僅具有較低的技術標準，而且操作起來也更加的簡單。電力網絡使用的是開環輻射模式，即使有一些電力自動化的設備，也大多數是用來快速解決后臺所出現的故障問題，從而保證電力能夠持續的供應，所以幾乎沒有對在穩態運行中的配電網進行管理和控制，因此傳統配電網還具有另一個稱呼，即被動配電網（PDN）。因為傳統配電網在其設計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，所以對于高滲透率分布式能源（DER）的接入問題，只是小范圍的應用就會影響到配電網絡中的一些部分，如果要是廣泛的應用，則會影響配電網絡的所有部分，電網的規劃、運行狀態和故障處理等都是配電網絡的所屬部分，而且還會嚴重的影響短路電流、設備的選型、非常態方式孤島運行等一些電學現象。其分布式能源（DER）進行主動控制和管理的效果圖如圖1所示。

圖1 DER進行主動控制和管理的效果圖

3.1 配電網的規劃方法

如果從傳統配電網的規劃角度出發來進行分析，則可以判定所使用的網絡結構是相當固定的，而且還是按照負荷的預測值來確定容量裕度的大小，從而保障配電網的運行條件為最低，在剛開始設計的階段就要將一些潛在的問題找到并加以解決，所以對于傳統配電網來說是相對簡單的。要判斷主動配電網（ADN）的負荷預測結果則要考慮需求側響應和分布式發電（DG）這兩個因素。另外，在對其設計的過程當中還會考慮到分布式能源（DER）的主動管理模式對整體或者局部電力網絡所產生的影響。由此可見，主動配電網（ADN）的規劃相比較傳統配電網的規劃來說更加的復雜。

3.2 配電網技術的研究

因為電力設備都具有額定的工作電壓，所以運行時是需要在電壓的運行范圍內，而且電壓的質量和無功電壓的控制是具有非常緊密的關系。而傳統的配電網因為沒有電源所以它的無功電壓控制模式是比較簡單的。配電網在接入分布式能源（DER）之后，會使配電網的無功電壓控制模式跟傳統的配電網相比較時其復雜度會大大的提高，而且還會因為分布式能源（DER）的影響而出現無功潮流的不確定性和有功潮流反向等情況。其原因主要是因為分布式能源（DER）是具有間歇性、隨機性、非線性等特點。另外，在接入分布式能源（DER）后有可能會發生暫態的電壓變化，而且還可能出現由風電機組所引發的一系列問題，比如電壓的閃變、畸變和保護誤動等，從而嚴重影響配電的質量。具有高滲透率分布式能源（DER）的接入，使得輸電網和配電網間產生了雙向的功率流，也使負荷和電源具有了雙重的不確定性，從而使客戶兼顧了消費者和生產者兩種身份。所以想要保障電力系統的安全和穩定，一定要投入所需資金來加強現有的配電網或者改進現有的技術。

3.3 短路電流和設備選型研究

只要是有電源的電力系統都會有短路電流問題的出現，所以想要使分布式發電（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甚至是更換原有的電力設備，從而增加運行的成本。對于同一個變電站來說，分布式發電（DG）的接入點并不只有一個，所以進行多點接入時，在某點附近的同一電壓層級的節點的短路電流會出現超標現象，在這時也需要更換設備，如果出現大量的分布式發電（DG）接入點就會使供電區域的網絡出現飽和狀態，從而限制后續分布式發電（DG）的接入。

4 主動配電網（ADN）可行技術的研究

現如今，世界各國對于主動配電網（ADN）項目的研發都持重視態度，所以為了讓主動配電網（ADN）技術能夠得到更大的推廣，一定要加大對主動配電網（ADN）可行技術研發的力度。很多的先進電力企業已經開始準備主動配電網（ADN）的試點項目，《主動配電網的運行和發展》給主動配電網的可行技術做了全面的總結，以下介紹通信技術和主動配電網（ADN）可行技術：

4.1 通信技術的研究

在管理配電系統的過程當中，需要依靠信息技術和通訊技術（ICT）以及相關設備的幫助。通訊技術（ICT）在增強配電網的可靠性和穩定性上具有很大的作用，不僅能夠提升電網的效率和平衡系統的頻率，而且還能夠調節和控制電壓及潮流，所以它是支持配電系統能夠正常運行的關鍵點。通訊技術（ICT）的主動控制可以由多種控制模式來實現，如點對點控制、集中控制、組合控制等控制模式。

4.2 相關技術的研究

現在，主動配電網（ADN）的項目研究內容主要涉及檢測控制、硬件設備以及網絡運行這三個方面。主動配電網（ADN）想要在未來能發展的更好，就解決可行技術方面而言則需要注意以下方面：

（1）在電力設備中就包含了通信設備，其中主要包括通信媒介設備、智能設備、ESS、A－MI、分布式發電（DG）接入和控制接口等，不僅可以利用電力設備來實現電壓的調節、網絡的重構、無功補償、諧波補償、分布式能源（DER）的接入轉換等；而且還可以利用分布式能源（DER）和負荷的優化運行從而形成最大的回報率；使用可控儲能可使發電和負荷保持平衡狀態。

（2）通訊技術（ICT）的功能非常之多，如系統信息之間的分配、運算、存儲、處理等，還可對設備之間進行數據的交換和信息的傳遞。

（3）監督網絡的各種參數以及系統的運行情況，預測可能出現負荷、電價、發電、峰值電流、峰值電壓等情況，從而保障系統的安全和穩定。

（4）可以使用分布式的控制和需求側管理來管理配電網系統，在確定是孤島運行的情況下進行對微電網/饋線的管理。另外，還需要對潮流管理、動態線路的載荷水平、自動電壓的控制等進行設計。

5 結語

電力系統在未來可以依靠ADS技術來解決所出現的問題，隨著相關可行技術的提高，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的功率，還可以交換上級電網之間的雙向功率的通道，所以ADS即將在局部區域成為交換各種能源的核心。在我國對ADS進行相關的研究時還應考慮配電網的實際需求，比如在應付具有高滲透率的分布式能源（DER）接入問題和提高設備智能化能力的同時進行對配電網可行技術的研究，從而在很大程度上提高我國電力系統配電網的效率。

[1]王 彧.主動配電系統可行技術的研究[J]．科技創新與應用，2014（31）：197.

[2]范明天，張祖平.主動配電系統可行技術的研究[J].中國電機工程學報，2013（33）：12～18.

[3]王守相，葛磊蛟.主動配電系統運行與控制關鍵技術[J].電力建設，2015（1）：85～90.

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1004-7344（2016）10-0061-02

2016-3-20