多能源協同的主動配電網規劃設計要點分析

何卓怡

（廣東電網有限責任公司東莞供電局）

0 引言

我國配電網運行模式較為粗放，能源利用率較低，嚴重影響了其安全效益和經濟效益。尤其是在規劃設計過程中，大多配電網并未結合區域能源情況做好協同性建設，加劇了能源損耗浪費形勢，根本無法滿足“碳達峰”及“碳中和”要求，制約了區域配電網的長遠發展。如何在多元負荷需求下實現配電網的擴展規劃，達到多能源的協同優化、高效互動，已經成為新時期人們關注的焦點。

1 項目概況

本文主要以某市國際商務區智慧綜合能源項目為例，分析多能源協同對主動配電網規劃的影響，在分布式電源接入、儲能系統、需求側響應、信息通信等基礎上進行調整優化，以提升主動配電網的節能環保效益。

某市國際商務區智慧綜合能源項目是在有機整合風、光、生物質、地熱、氫、垃圾、煤炭、石油及天然氣基礎上形成的多能源供應系統，其按照用戶需求分別進行冷、熱、電、汽、氫、氣的供應，如圖1所示。

圖1 某市國際商務區智慧綜合能源系統

上述系統中打造定制化的區域多能源協同綜合能源體系，融入綠色發電、綠色建筑、綠色交通，應用高效制冷、儲能、能源梯級利用等多項節能新技術，并以區域能源管理中心為核心，實現了能源數字化、智慧化管理，實用效益顯著。

為保證某市國際商務區智慧綜合能源系統安全、可靠、穩定、經濟運行，在項目開展過程中需改變傳統供配電模式，搭建主動配電網體系，利用需求側響應技術、多元互聯網通信技術及雙向潮流協調管控技術，全面優化多能源協同中的功率波動大、系統慣性低、全額消納困難等問題。

2 規劃設計

2.1 系統方案

本次主動配電網規劃設計過程中應依照可靠性指標，圍繞智慧綜合能源系統中的源、網、荷、儲、控鏈條，做好延伸和拓展，將分布式能源有效接入；應遵循經濟性要求，采用多能聯供、多能互補、梯級利用，保證緊靠負荷中心、便捷接入，其具體方案見下表。

表 多能源協同的主動配電網規劃方案

2.2 規劃要點

（1）分布式電源的接入

在多能源協同的主動配電網規劃過程中應充分考慮分布式電源接入位置、接入方式、出力情況等，避免由上述因素造成的電壓波動、功率波動，保證多能源協同的安全性、可靠性和穩定性。上述工作較為復雜，在接入設計過程中可以通過主動配電網（ADN）多源協同優化平臺實現，如圖2所示。

圖2 多能源協同的主動配電網優化調度平臺

上述系統中先采集用戶需求側負荷數據，將其傳輸到系統中進行用戶行為畫像，分析需求側負荷集聚情況。同時，還能夠采集光電、風電、儲能釋放及可控分布式電源協同供能情況，形成主動配電網優化調度方案，進行分布式電源接入選址和出力設置。

（2）儲能系統

在多能源協同的主動配電網規劃過程中主要采用電儲能方式，通過多站合一，與變電站、充電站等共建和工商業用戶側儲能兩種方式實現。上述電儲能站點設計過程中嚴格依照靈活調節和有效消納原則，合理定位安置并保證容量負荷，必要時還需要對儲能進行擴展規劃，根據用電負荷情況調整發電出力和平抑波動。如EV電池不僅可以優化電網用戶負荷特性，提高電網靈活調節能力，降低企業用戶用能成本，還能夠提高電網新能源消納能力，緩解可再生能源出力波動對電網穩定性的影響，具有良好的使用前景。

（3）需求側響應

為保證多能源協同效益，本次主動配電網規劃設計過程中搭建了能效管理云平臺，從源、網、荷、儲單元出發，分鏈條管控、分節點把握，以高度靈活柔性的配電網物理設施承載廣泛接入的新能源和多元負荷，以全域物聯網和數字電網技術承載智能應用，構建新型配電網系統數字能源生態，如圖3所示。

圖3 智慧電網能效管理云平臺

1）物理層。主要由剛性單向的電力傳輸網絡組成，具有高靈活、高柔性，可支撐源網荷靈活互動。

2）感知層。包括采集器、傳感器、敏感元件等，僅能感知部分配電網節點的運行狀態，可對外豐富數據源，為云端協同分析打下良好的數據基礎。

3）應用層。可在智能感知、智能識別等基礎上快速開展需求響應和綜合管理，實現綜合能源服務，如能源消費與碳排放分析預測、園區能效與節能數據分析、綠電與碳排放交易管理及智慧能源調度與控制等。

（4）信息通信

為進一步提升多能源協同的主動配電網信息交互質量，在內部建設過程中可以增設5G通信基站，以5G網為核心搭建雙向高速傳輸通道，以便于海量數據的快速交互。同時，還要做好能源鏈和信息鏈的共享，打破傳統配電網平臺中的信息壁壘，對分布式電源、主動配電網設備、電力系統等運行情況進行共享，有效融合各種交叉、冗余、不一致情況，精準開展主動調控。

3 優化措施

3.1 多元參與，加強督導監管

為促進實現區域全社會效益最優，建議以政府為牽頭督導，對多能源協調的主動配電網規劃項目提供政策支持及監管，與供電局等能源企業密切融合，推進綠色能源供應、多站合一、智能主動配電網等工作。同時，還要積極引進第三方企業對節能減碳設施進行投資、建設、運營，并向用戶提供綜合能源服務。通過采用合同能源管理或者BOO（建設-持有-運營）模式，在符合區域建立低碳發展的宏觀目標，可通過實施精細化綜合能源方案降低投資及能源產品成本，并滿足用戶優質能源服務需求。

3.2 改革創新，做好技術對接

多能源協同的主動配電網規劃設計過程中要對數據采集技術進行優化，不斷提升數據采集的可靠性、準確性和有效性，利用好現代化裝置降低外部環境對數據傳輸的干擾，從根本上保證主動配電網的需求響應效果；不斷優化需求響應模型，在配電網網架結構、分布式電源接入情況、儲能系統設置參數等基礎上，合理計算動態非線性特征負荷，形成可靠的負荷預測模型及負荷響應模型，保證在服務過程中能夠高質量、高效益地完成各項能源協調任務。

3.3 強調價值，促進整體利益

多能源協同的主動配電網規劃設計過程中要充分考慮利益主體，在利益價值閉環分析基礎上確定各利益主體的合理銜接和有效溝通。如可以按照業務流閉環，在電力設備供應商提供電力設備支持、設計施工公司根據城市建設合理規劃電網、發電公司利用可再生能源供電、輸配電企業接受電能就地分配、供電及綜合服務部門通過購售電差價獲取利益、終端用戶用電消費，到最終中央與地方政府監督，形成完整的價值鏈條，充分保證各利益主體能夠在多能源協同的主動配電網規劃時獲得對應收益，從而保證智慧能源系統長久運行。

4 結束語

智慧綜合能源系統是我國能源供應的新模式，其不僅可以減少能源損耗，改善生態能源使用效益，還能夠改善系統性能，增強供能的可靠性、穩定性和經濟性。在多能源協同的主動配電網規劃過程中應充分考慮源、網、荷、儲、控五部分內容，合理開展分布式電源接入、儲能系統、需求響應及信息通信的規劃設計，在多元監管、技術創新、利益保障基礎上實現優化和調整，以保證主動配電網服務效益的最大化。