蔡曉松

（國網(wǎng)鄱陽縣供電有限責任公司 江西鄱陽縣）

主動配電系統(tǒng)可行技術分析

蔡曉松

（國網(wǎng)鄱陽縣供電有限責任公司 江西鄱陽縣）

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展的同時也推動了信息技術和通信技術的發(fā)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(wǎng)（ADN）的一些概念、現(xiàn)狀以及動態(tài)進一步了解，并分析了主要配電網(wǎng)（AND）的經(jīng)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(tǒng)；技術；可行

1 前言

為了保證電力網(wǎng)絡能夠安全的運行以及能應對負荷的不確定，傳統(tǒng)配電網(wǎng)往往是使用比較簡單并且常見的方法，即使用靈活的網(wǎng)絡結構和有著比較大的容量裕度。但是隨著科學技術的發(fā)展，控制電力的負荷在配電網(wǎng)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(wǎng)的規(guī)劃和控制等方面的復雜度，也極大的影響了配電網(wǎng)整體的經(jīng)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(fā)電規(guī)模的不斷擴大以及用戶對電價范圍內(nèi)期望值的不斷增加等一系列的變化，使得國內(nèi)外一些配電網(wǎng)的運營企業(yè)正在考慮怎樣改變當前配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行模式，以及創(chuàng)建新的網(wǎng)絡運行模式和控制模式，主要包括如何積極地運用和協(xié)調(diào)各種分布式能源（DER）。

2 主動配電網(wǎng)（ADN）的定義及概念

主動配電網(wǎng)（ADN）是一種配電系統(tǒng)，它主要的作用是管理配電網(wǎng)，所使用的方法是利用網(wǎng)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(jiān)督環(huán)境允許的前提下，如果能夠根據(jù)接入?yún)f(xié)議的要求，就能夠全面的支持系統(tǒng)的實現(xiàn)。分布式能源（DER）主要是由以下幾個方面組成的，即分布式發(fā)電（DG）、分布式儲能（EES）、可控負荷（RL）。其中一些負荷具有發(fā)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(wǎng)。就現(xiàn)在而言，對于全球范圍內(nèi)的電力供應商來說，他們很多時候還是使用傳統(tǒng)的方法來對其進行管理，從而沒有去創(chuàng)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(jiān)督環(huán)境條件下的一些限制和影響，從而延緩了主動配電網(wǎng)（ADN）的發(fā)展，所以在對于主動配電網(wǎng)（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(wǎng)的主要特點如表1所示。

表1 主動配電網(wǎng)的主要特點

3 分布式能源（DER）接入技術的研究

對于輸電網(wǎng)和用戶之間的關系來說，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)就是它們之間的中轉(zhuǎn)站。而對于整個的電力系統(tǒng)來說，中低壓的配電網(wǎng)就是一種被動的負荷。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)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(wǎng)絡使用的是開環(huán)輻射模式，即使有一些電力自動化的設備，也大多數(shù)是用來快速解決后臺所出現(xiàn)的故障問題，從而保證電力能夠持續(xù)的供應，所以幾乎沒有對在穩(wěn)態(tài)運行中的配電網(wǎng)進行管理和控制，因此傳統(tǒng)配電網(wǎng)還具有另一個稱呼，即被動配電網(wǎng)（PDN）。因為傳統(tǒng)配電網(wǎng)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(wǎng)絡中的一些部分，如果要是廣泛的應用，則會影響配電網(wǎng)絡的所有部分，電網(wǎng)的規(guī)劃、運行狀態(tài)和故障處理等都是配電網(wǎng)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(tài)方式孤島運行等一些電學現(xiàn)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(wǎng)的規(guī)劃方法

如果從傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃角度出發(fā)來進行分析，則可以判定所使用的網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)配電網(wǎng)來說是相對簡單的。要判斷主動配電網(wǎng)（ADN）的負荷預測結果則要考慮需求側響應和分布式發(fā)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(wǎng)絡所產(chǎn)生的影響。由此可見，主動配電網(wǎng)（ADN）的規(guī)劃相比較傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃來說更加的復雜。

3.2 配電網(wǎng)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(nèi)，而且電壓的質(zhì)量和無功電壓的控制是具有非常緊密的關系。而傳統(tǒng)的配電網(wǎng)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(wǎng)在接入分布式能源（DER）之后，會使配電網(wǎng)的無功電壓控制模式跟傳統(tǒng)的配電網(wǎng)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(xiàn)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(fā)生暫態(tài)的電壓變化，而且還可能出現(xiàn)由風電機組所引發(fā)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(zhì)量。具有高滲透率分布式能源（DER）的接入，使得輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)間產(chǎn)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(chǎn)者兩種身份。所以想要保障電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，一定要投入所需資金來加強現(xiàn)有的配電網(wǎng)或者改進現(xiàn)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(tǒng)都會有短路電流問題的出現(xiàn)，所以想要使分布式發(fā)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(fā)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(jié)點的短路電流會出現(xiàn)超標現(xiàn)象，在這時也需要更換設備，如果出現(xiàn)大量的分布式發(fā)電（DG）接入點就會使供電區(qū)域的網(wǎng)絡出現(xiàn)飽和狀態(tài)，從而限制后續(xù)分布式發(fā)電（DG）的接入。

4 主動配電網(wǎng)（ADN）可行技術的研究

現(xiàn)如今，世界各國對于主動配電網(wǎng)（ADN）項目的研發(fā)都持重視態(tài)度，所以為了讓主動配電網(wǎng)（ADN）技術能夠得到更大的推廣，一定要加大對主動配電網(wǎng)（ADN）可行技術研發(fā)的力度。很多的先進電力企業(yè)已經(jīng)開始準備主動配電網(wǎng)（ADN）的試點項目，《主動配電網(wǎng)的運行和發(fā)展》給主動配電網(wǎng)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(wǎng)（ADN）可行技術：

4.1 通信技術的研究

在管理配電系統(tǒng)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(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性上具有很大的作用，不僅能夠提升電網(wǎng)的效率和平衡系統(tǒng)的頻率，而且還能夠調(diào)節(jié)和控制電壓及潮流，所以它是支持配電系統(tǒng)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(xiàn)，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(xiàn)在，主動配電網(wǎng)（ADN）的項目研究內(nèi)容主要涉及檢測控制、硬件設備以及網(wǎng)絡運行這三個方面。主動配電網(wǎng)（ADN）想要在未來能發(fā)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(fā)電（DG）接入和控制接口等，不僅可以利用電力設備來實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡的重構、無功補償、諧波補償、分布式能源（DER）的接入轉(zhuǎn)換等；而且還可以利用分布式能源（DER）和負荷的優(yōu)化運行從而形成最大的回報率；使用可控儲能可使發(fā)電和負荷保持平衡狀態(tài)。

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

（3）監(jiān)督網(wǎng)絡的各種參數(shù)以及系統(tǒng)的運行情況，預測可能出現(xiàn)負荷、電價、發(fā)電、峰值電流、峰值電壓等情況，從而保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

（4）可以使用分布式的控制和需求側管理來管理配電網(wǎng)系統(tǒng)，在確定是孤島運行的情況下進行對微電網(wǎng)/饋線的管理。另外，還需要對潮流管理、動態(tài)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(tǒng)在未來可以依靠ADS技術來解決所出現(xiàn)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(wǎng)之間的雙向功率的通道，所以ADS即將在局部區(qū)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(wǎng)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(wǎng)可行技術的研究，從而在很大程度上提高我國電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的效率。

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

[2]范明天，張祖平.主動配電系統(tǒng)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(tǒng)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