（国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司）
摘要：随着传统化石能源的日趋枯竭、新能源技术的 发展以及现代社会对供电质量与电网运行经济性 要求的提高,以风电、光伏为代表的分布式可再生 能源以及以电动汽车为代表的新型负荷大规模接 入配电网,配电系统的架构及格局正在发生重大变 化,将对配电网造成广泛的影响,主要表现在:增 加配电网短路水平,导致设备更换并影响设备选型; 导致配电网保护灵敏度变化,造成拒动或误动;带来电压不稳定、频闪、电压骤降、电压不平衡、谐波等电能质量问题;影响配电网的规划、运行、调 度、市场及监管等。主动配电系统的提出,旨在通 过源−网−荷的优化融合解决分布式电源大规模并 网的关键问题。作为未来配电网技术发展的重要方 向,它从提出开始就一直受到电力业界及社会的广 泛关注,成为电力技术研究的热点。随着分布式发 电与配电网技术的进步和发展,主动配电系统概念仍在不断改进和完善。
关键词：主动配电；系统规划；运行
一、 从主动配电网到主动配电系统
分布式能源由于点多且分散、接入电压等级低, 其大规模稳定有序接入电网一直是个世界性难题。 为解决这一问题,2008 年国际大电网会议 C6.11 工 作组提出主动配电网(active distribution network, ADN)的概念,其定义为:主动配电网是具有控制 分布式发电、储能和需求响应资源的系统,电网能够使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流,在适当的 监管和接入协议下,分布式能源在一定程度上承担 支撑系统的责任。值得关注的是,2012 年 CIGRE 会 议上,C6.19 工作组“planning and optimization methods for active distribution systems (主动配电系 统的规划和优化方法)[2]”根据近年来对接入配电网 的分布式能源(distributed energy resources,DERs) 的运行与控制情况,将最初的“主动配电网”概念 扩充为“主动配电系统(active distribution system, ADS)”,强调未来配电网将不单单是一个“网络”, 而是一个通过对分布式电源、储能系统、电动汽车 充换电设施和可控负荷的主动控制而具有优化运 行能力的有机系统。 与现有配电网对分布式电源的被动接受不同, 主动配电系统可以通过对分布式能源、储能、可控 负荷等分布式资源的优化控制、改变网络拓扑、控 制网内潮流、需求侧响应等手段,实现分布式能源 的优化运行,减小分布式电源大量并网对电网造成 的冲击,实现可再生能源的充分利用和碳排放的最 小化。这使得主动配电系统成为未来配电网的重要 发展趋势。
二、主动配电系统技术关注的重要问题
目前对于主动配电系统的研究大部分还处于 前期探索和理论阶段,随着研究的深入和技术的发 展,对主动配电系统的研究将着重从以下方面进行。
（一）考虑运行过程的配电系统规划
在传统配电网中,电力潮流单向流动,运行方式和规划准则相对简单,规划考虑的主要问题是满 足负荷需求的快速增长,即以需求为主导,基于历 史数据进行负荷预测,通过计算分析,确定设备的 最佳位置、容量和接入变电站的方式。在主动配电 系统中,分布式电源的大规模接入及其出力的不确 定性将深刻改变配电网的电气特性,使其运行控制 方式发生重大变化,主动配电网规划需综合考虑运行和控制问题以获取经济价值。进一步还需考虑未 来可能呈现大电网和微型电网并存的格局、交直流 混合电网模式、多层次网状的结构以及区域综合资 源规划和能源互联网。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,配电系统规划的不确 定性将不仅仅是技术层面,还有市场监管、动态电 价机制等社会市场因素。然而传统的配电网规划并 未考虑上述因素,目前普遍应用的规划也难以满足 高渗透可再生能源接入与高效利用的要求。
（二） 主动配电系统运行控制
1、高渗透率 DERs 接入条件下的调度控制模型
准确建立高渗透率 DERs 接入条件下的调度控 制模型是实现主动配电系统优化运行的关键。相对 于传统电网的优化调度,主动配电系统的调度控制 模型的控制变量、约束条件以及目标函数都发生了 深刻变化。主动配电系统可调度的变量不仅包括 可控分布式电源,还包括储能系统、可控负荷、配 电网中的可控单元(如联络开关、有载调压变压器 等)[6。传统运行控制往往以某一时刻的运行经济 性最优为目标,而在主动配电系统中,优化目标需 要转变为对整个调度周期运行经济性的优化;相应 的技术约束条件也更多,除了传统的功率平衡约束、 潮流约束、电源发电功率限制等约束外,还需要考 虑分布式电源出力与负荷的不确定性,以及储能系 统的容量约束与充放电过程中的能量守恒。因此, 需要研发大规模不稳定发电、间歇式发电和电力消 费不稳定需求综合的预实时监控系统。
2、主动配电系统的电压控制技术
分布式发电的大规模接入将改变配电系统的 电压水平,给配电系统的无功电压控制带来严峻挑 战。无功电压的优化控制是主动配电系统控制技术 的重要内容。通过对电网中全电压等级的无功资源 的优化选择和控制,实现网络上的无功潮流最优, 保证分布式电源大规模接入下系统的电压水平稳 定在规定范围内,在必要的时候可以调节高压侧或 低压侧有载调压变压器分接头的位置。在电压控制 中,还需要考虑网络拓扑变化以及分布式发电及需 求侧资源短期、超短期的变化趋势。
3、主动配电系统的态势感知技术
配电网中分布式电源数量众多,难以对所有分布式电源的电气量进行在线量测,需要发展基于高 预测精度的超短期分布式电源出力与负荷预测的 主动配电系统态势感知技术。其特点是综合利用多 类型时空尺度观测信息,融合来自智能电表、综合 测量单元、同步测量单元等多方面的信息资源,并 结合分布式电源出力与负荷预测的结果,从庞大的 电网运行信息中提取有用信息，实现对配电系统 运行状况的实时跟踪,从而使电网的安全管理从被 动变为主动。
4、 高渗透率 DER 下的新型配电网保护
高渗透率 DER 下的新型配电网保护主要是研 发相关的控制理论及系统,解决在高渗透率 DER 系统中如何快速判断故障产生的原因及范围,根据 仿真分析生成控制策略,并解决如何采用智能系统实现系统的自愈,实现高度智能化的电网调度控制, 保证同电网的有效衔接与安全的电力供应。
5、 主动配电系统源/网/荷的协调控制技术
主动配电系统源/网/荷的协调控制技术属于系 统运行优化层面的内容。该技术融合需求管理 特性,综合考虑分布式电源、储能系统、柔性负荷 的多时间尺度互补特性以及电价、气象预测、负荷 预测等信息,对分布式电源、储能系统、柔性负荷 以及配电网可控单元进行综合协调优化控制,在满 足安全性、可靠性和供电质量的同时,充分发挥储 能的快速功率吞吐能力和柔性负荷的调节作用,提 高主动配电网的主动控制能力和运行经济性,提高 配电系统中的可再生能源的利用效率,促进分布式 电源的就地接纳。
参考文献：
[1] 高亚静,李瑞环,梁海峰等.考虑间歇性电源与负荷不确定性情况下基于多场景技术的主动配电系统两步优化调度[J].中国电机工程学报,2015,35(7):1657-1665.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.07.013.
[2] 林君豪,张焰,陈思等.考虑可控负荷影响的主动配电系统分布式电源优化配置[J].电力自动化设备,2016,36(9):46-53,73.DOI:10.16081/j.issn.1006-6047.2016.09.007.
[3] 刘文霞,牛淑娅,石道桂等.考虑运行策略及投资主体利益的主动配电系统储能优化配置[J].电网技术,2015,39(10):2697-2704.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2015.10.003.
[4] 刘孝杰,苏小林,阎晓霞等.面向主动响应和售电市场的主动配电系统负荷预测[J].电力系统及其自动化学报,2017,29(2):121-128.DOI:10.3969/j.issn.1003-8930.2017.02.020.
[5] 盛四清,刘梦.主动配电系统中分布式电源和储能系统协调规划[J].电力系统及其自动化学报,2017,29(2):71-76.DOI:10.3969/j.issn.1003-8930.2017.02.012
论文作者:刘键更,刘靖暄,田成亮,王一钦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
标签：分布式论文; 主动论文; 系统论文; 电网论文; 配电网论文; 负荷论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第31期论文;