前言

近年來，分布式電源及電動(dòng)汽車充換電設(shè)施在配電網(wǎng)層面的大量接入，使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)呈現(xiàn)出愈加復(fù)雜的“多源性”特征，對(duì)配電網(wǎng)供電的安全性和可靠性、資產(chǎn)利用率和電氣效率以及電能質(zhì)量等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

2008年，國際大電網(wǎng)會(huì)議提出“主動(dòng)配電網(wǎng)”的概念。主動(dòng)配電網(wǎng)和智能微電網(wǎng)均屬于智能配電網(wǎng)，前者是分布式電源直接接入電網(wǎng)公司的公共配電網(wǎng)運(yùn)行的，而后者則設(shè)計(jì)成可以孤網(wǎng)運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)是融合信息、通信、控制、多能源的復(fù)雜集成系統(tǒng)，具有對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車和需求側(cè)響應(yīng)等可響應(yīng)負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控的能力，能夠針對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以經(jīng)濟(jì)性安全性為控制目標(biāo)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電及負(fù)荷。其主要特征體現(xiàn)在:1)可充分消納各類分布式電源并能對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)與優(yōu)化調(diào)控;2)具有良好的可觀性和較高自動(dòng)化水平;3)具有靈活的運(yùn)行方式并與用戶交互性高;4)可提供高質(zhì)量的供電服務(wù)(可靠性、諧波、電壓)。

當(dāng)前，主動(dòng)配電網(wǎng)的研究偏重于規(guī)劃、控制、能量管理等領(lǐng)域。在規(guī)劃領(lǐng)域，重點(diǎn)關(guān)注分布式電源的優(yōu)化配置，提出了多種規(guī)劃方法;控制角度，多針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的多源性特征，研究正常運(yùn)行情況下的電能品質(zhì)提升技術(shù)以及緊急情況下的供電恢復(fù)策略;能量管理角度，著重開發(fā)高效率的優(yōu)化潮流技術(shù)來解決主動(dòng)配電網(wǎng)復(fù)雜雙向潮流問題以及能源利用效率問題。

與此同時(shí)，各國積極開展主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程建設(shè)。歐盟在丹麥、西班牙以及英國等地深入開展了主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)研究及示范工程建設(shè)。最具影響力的是ADINE示范工程，重點(diǎn)研究大規(guī)模分布式電源與主動(dòng)配電網(wǎng)的交互特性，從而解決主動(dòng)配電網(wǎng)中的保護(hù)、電壓控制、電能質(zhì)量、故障穿越和孤島運(yùn)行等一系列問題。我國將主動(dòng)配電網(wǎng)作為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)的研究方向。2012年，啟動(dòng)了“主動(dòng)配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用”課題研究，并在廣東電網(wǎng)進(jìn)行示范。2014年，863項(xiàng)目“主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”將分別在北京、廈門、佛山、貴陽等地進(jìn)行工程示范。

為了實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)的4個(gè)特征，所面臨的挑戰(zhàn)是極其廣泛的。未來的研究重點(diǎn)如下:

(1)主動(dòng)配電網(wǎng)需要靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、新的保護(hù)方案、新的電壓控制和新的儀表，需要構(gòu)建安全開放的通信系統(tǒng)。應(yīng)擴(kuò)展和升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施，改善通信與互連性;研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(賽博系統(tǒng))物理(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)方法、指標(biāo)和分析工具，以保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性和快速恢復(fù)能力。

(2)主動(dòng)配電網(wǎng)涉及多系統(tǒng)的融合、多種新技術(shù)的整合、多種能源及新型設(shè)備入網(wǎng)。重點(diǎn)研究設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)指標(biāo)、通信互操作性標(biāo)準(zhǔn)、收集和管理配電層運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法等。

(3)研究新型運(yùn)行和規(guī)劃模型與工具輔助調(diào)度決策。重點(diǎn)研究連接輸電、配電和通信的標(biāo)準(zhǔn)模型;計(jì)及分布式電源時(shí)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載和電源平衡的綜合電網(wǎng)模型和方法;動(dòng)態(tài)電價(jià)下負(fù)荷預(yù)測(cè)的概率模型;高不確定性下電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化電源規(guī)劃的隨機(jī)方法;分布式網(wǎng)絡(luò)的控制體系結(jié)構(gòu)和電壓管理;能夠向運(yùn)行人員提供態(tài)勢(shì)感知和其他可行動(dòng)信息的可視化和解析工具等。

(4)開發(fā)利用能源效率(EE)、需求響應(yīng)(DR)和負(fù)荷控制(DLC)的智能工具和技術(shù)，重點(diǎn)研究EE、DR和DLC的評(píng)估、測(cè)量和證實(shí)方法。

天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院

余貽鑫

2014年12月