主动配电系统可行技术分析

蔡晓松

（国网鄱阳县供电有限责任公司 江西鄱阳县）

主动配电系统可行技术分析

蔡晓松

（国网鄱阳县供电有限责任公司 江西鄱阳县）

随着社会经济快速发展的同时也推动了信息技术和通信技术的发展，分布式能源（DER）的接入问题更是随着技术的提高，从而得到了解决。本文通过重点了解分布式能源（DER）的接入问题，对主要配电网（ADN）的一些概念、现状以及动态进一步了解，并分析了主要配电网（AND）的经济可行性，希冀能给相关部门的工作带来一些参考。

主动配电系统；技术；可行

1 前言

为了保证电力网络能够安全的运行以及能应对负荷的不确定，传统配电网往往是使用比较简单并且常见的方法，即使用灵活的网络结构和有着比较大的容量裕度。但是随着科学技术的发展，控制电力的负荷在配电网中所采用的方法即分布式能源（DER）的渗透率也在逐渐的增多，使得提高了对配电网的规划和控制等方面的复杂度，也极大的影响了配电网整体的经济情况。所以在管理上也要极度重视，不断推出新的管理形式。而且随着发电规模的不断扩大以及用户对电价范围内期望值的不断增加等一系列的变化，使得国内外一些配电网的运营企业正在考虑怎样改变当前配电网的规划和运行模式，以及创建新的网络运行模式和控制模式，主要包括如何积极地运用和协调各种分布式能源（DER）。

2 主动配电网（ADN）的定义及概念

主动配电网（ADN）是一种配电系统，它主要的作用是管理配电网，所使用的方法是利用网络的拓扑结构来对其管理，从而进一步完成对分布式能源（DER）的主动控制和管理。分布式能源（DER）在监督环境允许的前提下，如果能够根据接入协议的要求，就能够全面的支持系统的实现。分布式能源（DER）主要是由以下几个方面组成的，即分布式发电（DG）、分布式储能（EES）、可控负荷（RL）。其中一些负荷具有发电和消费这两种属性，是以具有这两种属性的负荷也是组成分布式能源（DER）的部分之一。国际上的相关工作人员在2010年时就在CIGREC6.11的基础上进一步的阐释了ADN，定义其中文名称为主动配电网。就现在而言，对于全球范围内的电力供应商来说，他们很多时候还是使用传统的方法来对其进行管理，从而没有去创立一种对于管理更加有效的体制，在管理的过程当中也可能会受到在监督环境条件下的一些限制和影响，从而延缓了主动配电网（ADN）的发展，所以在对于主动配电网（ADN）的可行性时会有非常多的问题需要解决和研究。主动配电网的主要特点如表1所示。

表1 主动配电网的主要特点

3 分布式能源（DER）接入技术的研究

对于输电网和用户之间的关系来说，传统的配电网就是它们之间的中转站。而对于整个的电力系统来说，中低压的配电网就是一种被动的负荷。传统的配电网不仅具有较低的技术标准，而且操作起来也更加的简单。电力网络使用的是开环辐射模式，即使有一些电力自动化的设备，也大多数是用来快速解决后台所出现的故障问题，从而保证电力能够持续的供应，所以几乎没有对在稳态运行中的配电网进行管理和控制，因此传统配电网还具有另一个称呼，即被动配电网（PDN）。因为传统配电网在其设计方面没有多加考虑具有高渗透率的分布式能源（DER）接入问题，所以对于高渗透率分布式能源（DER）的接入问题，只是小范围的应用就会影响到配电网络中的一些部分，如果要是广泛的应用，则会影响配电网络的所有部分，电网的规划、运行状态和故障处理等都是配电网络的所属部分，而且还会严重的影响短路电流、设备的选型、非常态方式孤岛运行等一些电学现象。其分布式能源（DER）进行主动控制和管理的效果图如图1所示。

图1 DER进行主动控制和管理的效果图

3.1 配电网的规划方法

如果从传统配电网的规划角度出发来进行分析，则可以判定所使用的网络结构是相当固定的，而且还是按照负荷的预测值来确定容量裕度的大小，从而保障配电网的运行条件为最低，在刚开始设计的阶段就要将一些潜在的问题找到并加以解决，所以对于传统配电网来说是相对简单的。要判断主动配电网（ADN）的负荷预测结果则要考虑需求侧响应和分布式发电（DG）这两个因素。另外，在对其设计的过程当中还会考虑到分布式能源（DER）的主动管理模式对整体或者局部电力网络所产生的影响。由此可见，主动配电网（ADN）的规划相比较传统配电网的规划来说更加的复杂。

3.2 配电网技术的研究

因为电力设备都具有额定的工作电压，所以运行时是需要在电压的运行范围内，而且电压的质量和无功电压的控制是具有非常紧密的关系。而传统的配电网因为没有电源所以它的无功电压控制模式是比较简单的。配电网在接入分布式能源（DER）之后，会使配电网的无功电压控制模式跟传统的配电网相比较时其复杂度会大大的提高，而且还会因为分布式能源（DER）的影响而出现无功潮流的不确定性和有功潮流反向等情况。其原因主要是因为分布式能源（DER）是具有间歇性、随机性、非线性等特点。另外，在接入分布式能源（DER）后有可能会发生暂态的电压变化，而且还可能出现由风电机组所引发的一系列问题，比如电压的闪变、畸变和保护误动等，从而严重影响配电的质量。具有高渗透率分布式能源（DER）的接入，使得输电网和配电网间产生了双向的功率流，也使负荷和电源具有了双重的不确定性，从而使客户兼顾了消费者和生产者两种身份。所以想要保障电力系统的安全和稳定，一定要投入所需资金来加强现有的配电网或者改进现有的技术。

3.3 短路电流和设备选型研究

只要是有电源的电力系统都会有短路电流问题的出现，所以想要使分布式发电（DG）能够顺利的接入，保证遮断容量不超出，一定要更换原有的开关甚至是更换原有的电力设备，从而增加运行的成本。对于同一个变电站来说，分布式发电（DG）的接入点并不只有一个，所以进行多点接入时，在某点附近的同一电压层级的节点的短路电流会出现超标现象，在这时也需要更换设备，如果出现大量的分布式发电（DG）接入点就会使供电区域的网络出现饱和状态，从而限制后续分布式发电（DG）的接入。

4 主动配电网（ADN）可行技术的研究

现如今，世界各国对于主动配电网（ADN）项目的研发都持重视态度，所以为了让主动配电网（ADN）技术能够得到更大的推广，一定要加大对主动配电网（ADN）可行技术研发的力度。很多的先进电力企业已经开始准备主动配电网（ADN）的试点项目，《主动配电网的运行和发展》给主动配电网的可行技术做了全面的总结，以下介绍通信技术和主动配电网（ADN）可行技术：

4.1 通信技术的研究

在管理配电系统的过程当中，需要依靠信息技术和通讯技术（ICT）以及相关设备的帮助。通讯技术（ICT）在增强配电网的可靠性和稳定性上具有很大的作用，不仅能够提升电网的效率和平衡系统的频率，而且还能够调节和控制电压及潮流，所以它是支持配电系统能够正常运行的关键点。通讯技术（ICT）的主动控制可以由多种控制模式来实现，如点对点控制、集中控制、组合控制等控制模式。

4.2 相关技术的研究

现在，主动配电网（ADN）的项目研究内容主要涉及检测控制、硬件设备以及网络运行这三个方面。主动配电网（ADN）想要在未来能发展的更好，就解决可行技术方面而言则需要注意以下方面：

（1）在电力设备中就包含了通信设备，其中主要包括通信媒介设备、智能设备、ESS、A－MI、分布式发电（DG）接入和控制接口等，不仅可以利用电力设备来实现电压的调节、网络的重构、无功补偿、谐波补偿、分布式能源（DER）的接入转换等；而且还可以利用分布式能源（DER）和负荷的优化运行从而形成最大的回报率；使用可控储能可使发电和负荷保持平衡状态。

（2）通讯技术（ICT）的功能非常之多，如系统信息之间的分配、运算、存储、处理等，还可对设备之间进行数据的交换和信息的传递。

（3）监督网络的各种参数以及系统的运行情况，预测可能出现负荷、电价、发电、峰值电流、峰值电压等情况，从而保障系统的安全和稳定。

（4）可以使用分布式的控制和需求侧管理来管理配电网系统，在确定是孤岛运行的情况下进行对微电网/馈线的管理。另外，还需要对潮流管理、动态线路的载荷水平、自动电压的控制等进行设计。

5 结语

电力系统在未来可以依靠ADS技术来解决所出现的问题，随着相关可行技术的提高，即使分布式能源（DER）的渗透率还在不断的提高，但ADS还是起着很大的作用，不仅可以平衡配电层级的功率，还可以交换上级电网之间的双向功率的通道，所以ADS即将在局部区域成为交换各种能源的核心。在我国对ADS进行相关的研究时还应考虑配电网的实际需求，比如在应付具有高渗透率的分布式能源（DER）接入问题和提高设备智能化能力的同时进行对配电网可行技术的研究，从而在很大程度上提高我国电力系统配电网的效率。

[1]王 彧.主动配电系统可行技术的研究[J]．科技创新与应用，2014（31）：197.

[2]范明天，张祖平.主动配电系统可行技术的研究[J].中国电机工程学报，2013（33）：12～18.

[3]王守相，葛磊蛟.主动配电系统运行与控制关键技术[J].电力建设，2015（1）：85～90.

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1004-7344（2016）10-0061-02

2016-3-20