摘要：日益凸显的生态环境问题及我国节能减排的宏观战略目标亟需电力能源工业加速推进低碳化转型。作为智能配电网发展到高级阶段的产物，ADN 技术能够极大提升配电系统对可再生能源消纳及资产高效利用的能力，对于支撑我国低碳经济发展具有重要战略意义。
关键词：分布式电源；ADN；双层规划模型；MATLAB
1 主动配电网的配电网发展理念
随着全球经济的发展对能源需求的不断增长，传统能源的紧缺以及环境污染等问题的不断恶化，促使了以风能、太阳能、生物质能为代表的清洁、可再生能源快速发展。这些清洁的可再生能源大部分以分布式发电的形式连接到配电网，就地消纳，与大电网互为补充，是实现能源结构调整和环境保护的重要措施。因此，分布式发电的大规模并网是电网企业必须接受的重要挑战。
电网企业需要一种全新的电网解决方案来提供一系列的网络技术、规划设计和运行策略，ADN（Active Distribution Networks，ADN）应运而生。ADN的基本定义是：通过使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，实现对局部的DER进行主动控制和主动管理的配电系统。DER的基本构成是：分布式发电（DG）、分布式储能系统（Distributed Energy Storage System，DESS），可控负荷（Controllable Loada，CL）等。其中，DG主要为可再生能源，包括光伏发电、风能发电等；可控负荷包括电动汽车、响应负荷等。由于具有发电和消费双重身份的生产性负荷的出现，使得响应负荷也成为DER。
基于ADN的发展理念，结合某配电网发展现状，开展ADN规划模式研究，对于加大配电网对可再生分布式能源的接纳能力、提高DG的并网数量和运行效率，提高用户的电能质量和供电可靠性，以及提升配电网资产的利用率、延缓配电网扩张投资，为宁波智能配电网规划建设和发展提供解决方案，具有重要的指导意义。
面对能源危机，新能源开始广泛应用于工业生产领域，电力行业自然也不例外，含新能源发电的配电网得以建设起来。含新能源发电的配电网的规划运行，需要充分满足据当前的电力需求，结合其负荷特性进行分析，但难以通过由传统综合负荷模型予以描述，这就需要建立统一的、规范的指标体系，其仿真分析结果能够作为电力平衡的控制提供重要的参考。
含风能、水能以及太阳能等新能源发电的配电网的规划运行，能够代替和补充部分的火力发电，减少了化石能源的消耗，降低环境污染，同时减轻了环境压力，充分贯彻了可持续发展的理念。当含新能源发电的配电网并网运行时，为了满足等效负荷要求，需要通过负荷建模来准确描述负荷特性，并符合实际情况，其对于含新能源发电的配电网的可持续发展有着积极的影响。
2主动配电网优化规划方法
ADN强调通过应用各类信息、通信、控制技术 对系统供需侧资源实施主动管理，从整个公用配电网层面实现 DREG 大规模并网及对可再生能源的积极利用。ADN机制及复杂的外在不确定因素使得迫切需要研究专门针对ADN的新型规划方法。对此，目前国内外已出现少量研究成果。从欧洲智能电网的实际导向出发，初步探讨了ADN规划的基本框架与实施流程；针对DER不确定性，提出了ADN静态及动态规划模型，通过构建预想场景集，对线路容量、联络开关及DG配置进行综合优化，实现了系统投资运行总成本最小。
从上述状况看，目前对于ADN规划方法的研究主要关注 DREG 与电网运行之间的相互协调问题，并开始注意到综合规划思想的重要价值；但是，对于ADN主动兼容绿色能源的技术特性尚缺乏充分认识，也未能上升到低碳经济的高度揭示相关规划结果的深刻意义。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，通信设备作为ADN关键组成部分，当前研究同样缺乏对该方面配置策略的深入讨论。
针对 ADN 规划，首先需要全面分析系统在生产运行各环节中存在哪些影响可再生能源利用效率的阻滞因素；在此基础上，通过研究相关因素的作用机理，提出与之对应的规划策略。不同于其他市场商品，电能的生产、输送、分配与使用几乎是在同时完成的。受此特性制约，电力系统对可再生能源的利用效率实际取决于电网对可再生电能的输送能力以及用户对此的使用能力两个方面。具体地讲，线路容量及拓扑结构共同影响电网系统的输电能力，这是由规划阶段的资源投资配置情况所决定的；而需求侧对可再生电能的使用能力则属于系统运行阶段的范畴，更多地取决于用户自身负荷特性与用电习惯。不同阻滞因素出现的阶段不同，决定了各自的时间尺度不同。对于ADN规划，如何有机“串联”上述因素，统筹考虑它们对可再生能源利用的影响，以实现全寿命周期内系统综合效益最优，是建模工作的一个关键难点。此外，由于ADN规划需要细致考虑系统可能遇到的各种运行工况，决策过程面临更多的不确定性因素。根据事件边界 的可辨识与否，不确定性要素可表现出不同的数理 特性。对于随机因素，一般可用基于统计得到的概率密度函数进行描述；对于模糊因素，则通常需要借助隶属度函数实现对经验性逻辑的表达。因此，需要开发针对含多类型不确定性因素规划问题的新型求解算法。
3 研究重点与建议
当前，我国正处于社会经济转型和智能电网加速建设的关键时期，ADN规划战略的制定应与低碳经济发展形势相适应并优先解决以上所述的各方面关键问题。针对该领域，建议未来一段时期内重点开展以下研究工作：
（1）系统研究 ADN 下规划资源的技术特征，探讨适用于不同应用需求的 ADN典型资源集成模式；构建ADN碳排放替代能力估算模型，以综合评 估不同集成模式下 CO2 减排的技术潜力与预期效益。
（2）深入开展针对促进可再生能源高效利用的ADN综合规划方法的研究与应用。需要从技术、管 理、市场机制等不同维度分析阻碍可再生能源高效利用的潜在因素及其作用机制；分析 DR、ANM 等ADN可行技术对提升配电系统整体运行效益及可再生能源消纳能力的影响；在计及各类复杂不确定 性因素的基础上，统筹考虑电网网架、DER、通信及自动化设备的优化配置，研究面向促进可再生能源主动利用的 ADN 综合资源规划方法，重点解决不同低碳阻滞因素所对应时间尺度不统一的问题。
（3）研究开放电力市场环境下ADN规划新格局，分析各相关主体的参与权限、对应投资的成本收益与决策影响之间的耦合关系；构建反映多主体成本效益的ADN规划综合评价指标体系，重点考虑系统经济性、供电服务质量、资源利用率、低碳效益等方面属性；研究基于多方合作博弈的ADN协调规划机制及辅助决策方法，在灵活兼顾各方利益的前提下促进碳减排目标实现。
4结语
ADN自身技术特点及运行方式的变化对已有配电网规划模式提出了全新要求，其关键在于相关规划技术的突破和发展。当前ADN规划所涉及的关键研究问题包括需求侧资源特性分析、电力负荷预测、系统资源集成和优化配置、投资效益评价及决策方法等。其中，复杂不确定因素与多主体的市场参与格局是贯穿上述研究的难点。尽管目前ADN在国内外的发展尚处于起步阶段，离实现成熟商业化还有很大距离，但可以预见，伴随智能电网技术的突破及世界各国对可再生能源产业支持力度的不断加大，ADN势必以其在技术、经济和环境等方面的综合优势而拥有广阔的发展前景。
参考文献
[1]丁明，石雪梅.新能源接入对ADN的影响[J].电力建设，2015，（01）：7684.
[2]王兆宇, 艾芊. 智能配电网中微电网的多目标优化配置[J].电网技术, 2012, 36(8): 199-203.
论文作者:王玉强1,李俊生2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/22
标签：电网论文; 配电网论文; 可再生能源论文; 负荷论文; 系统论文; 因素论文; 新能源论文; 《电力设备》2017年第25期论文;