探讨主动配电网规划的原则

黄彦钧

摘 要：我国电力系统的主要稳定性支撑来源于配电网的安全运行，因而，主动配电网的稳定性在一定程度上决定了我国电力系统的平稳发展。我国是一个人口众多并且地域较广的国家，对电的使用需求量相对较大。如果电力系统出现了故障可能会对人们的经济以及人身安全带来重大的威胁。在外国一些发达国家已经越来越重视主动配电网的规划问题，而我国也逐渐认识到其严重性，因而对主动配电网的规划列举出了相关原则。文章以主动配电网规划原则路径为出发点，从基本概念、总体研究思路、以及具体分项规划原则三个层面进行具体的分析及阐述，并且要重点分析总体的研究思路以及具体的规划原则。

关键词：主动配电网；规划；原则；电压管理

引言

现代的电力系统工作量及其之大，工作的复杂性也不可小觑，随着我国国民对电量需求的不断加大，环境污染也与日俱增。因而，风力发电、光能发电等等新能源发电方式不断出现，但是还没有在我国广泛普及使用，我国现在主要的发电方式是发电机组发电。但是新能源发电技术正在不断的完善，我国主动配电网以及智能配电网也要逐步的完善与提升，那么下文就主动配电网规划原则的路径进行分析。

1 主动配电网规划原则的路径

1.1 主动配电网的基本概念

2006年，国际大电网会议（CIGRE）配电及分布式发电研究委员会（C6）成立了工作组，该工作组在2012年《主动配电系统规划与优化方法》的研究报告中将主动配电网的概念表述为“主动配电系统（Active Distribution System，ADS）”，强调未来配电网是具备对由分布式电源、分布式储能、可控负荷组成的分布式能源进行主动控制和优化运行功能的有机整体，更全面地反映了由具备主动响应和主动控制能力的新型“源-网-荷”构成的未来配电系统的特征。响应负荷由于可以根据电价和互动信息等调节自身负荷需求，具备了参与配电网有功、无功协调的能力，即响应负荷可看成是具有发电和消费双重身份的生产性负荷，也成为一种分布式能源。

1.2 规划路径

主动配电网的研究思路要从我国国民的需求分析出发，只有先了解了需求才能对以下的思路进行规划。主要的需求分析大致分为四项：配电网规划需求、分布式电源需求、储能需求以及电动汽车需求。当了解了相关需求是就要对建立的模型进行计算方法的研究，现在主要模型是分布式电源和电动汽车的功率特性模型，而分布式电源和电动汽车模型可以分成两条路径进行分析。第一条路径是从主动管理方式进行分析，然后进行电源规划模型建立，最后是电源规划计算方法。第二条路径是从主动管理方式出发，进而分析网架规划模型建立，最后为网架规划计算方法。着两条路径缺一不可，要将模型与计算方法研究透彻，形成一定的相关制度，要了計算方法的优势策略，再从中找出不足并加以改进。下一步是进行算例的分析，算例的分析分为分布式电源和电动汽车充电站优化配置算例分析以及主动配电源网架规划算例分析。最后是进行目标的确立，大体上的目标是为了实现主动配电架网网架规划和电源规划。通过以上总体研究思路的规划便可以进行具体的实施方案以及步骤，从而建立主动电网规划的具体原则。

1.3 具体分项规划原则

首先，我们要清楚主动配电网的功率特性，从功率特性着手来分析主动配电网的相关规划原则。对光照能源、储能装置、风力发电机等发电装置进行研究后发现，这些新兴能源发电设备都属于复合型能源设备。在根据主动配电网进行配电确定性建模时，要涉及到新能源发电设备的主要特性，并且根据其特性进行不确定性建模以及确定性建模。而从电动汽车的发电性能以及功率特性的正态分布统计图发现电动汽车的行驶里程数不能承担相应的符合，并且在蒙特卡洛模拟方法计算下，电动骑骑车要进行有序的充电，以此来平衡电动汽车所承担的过载负荷。

第二点是对配电网网架规划问题进行具体分析。已知的目标函数给定，并且约束条件也同样确定，第一个约束条件为系统容量的约束，第二个约束条件为分布式电源和电动汽车充电站容量约束，第三个约束条件为渗透率的约束。以此来推出分布式电源和电动汽车充电站的布点，分布式电源主动管理问题的目标函数同样给定，其约束条件分为7点，分别从节点功率平衡、支路功率、分布式电源出力范围、电动汽车充电站出力范围、变压器分接头调节、以及无功补偿投切进行约束。

2 关于电压管理的基本原则

2.1 对于无功电压的主动配电网特性分析

尽可能地消纳DG并对其进行主动控制是主动配电网的最显著特征，由于大量DG接入，DG显著影响了配电网的特性。按照一次能源的来源可以把DG分为两类：一类是基于可再生能源的DG（主要包括小水电、风电、光伏发电、生物发电等），另一类是基于化石燃料的DG。其中后者的稳定性和可控性比较好，而前者（特别是风电和光伏）输出稳定性和可控性比较好，而前者（特别是风电和光伏）输出稳定性和可控性比较差。传统配电网的接线模式单一，能量仅能通过单方向流通，但随着分布式电网的接入，一方面改变了原有的固定接线模式，使电网能量可以根据实际状况随时调整方向，充分发挥了网络拓扑结构的本质特点，其优势是能够对网架结构进行调整，进而改变能量的流通方向；另一方面，由于运用了电力电子变换器在配电网中，有效改变了无功电压原有的特性，经分析发现，在系统稳态和暂态方面都具有直观性的变化，对于无功电压配置来说，是一个良好的发展契机。

2.2 主动配电网无功电压控制

主动配电网的无功电压控制主要分为两大方向，第一大方向就是集中式的协同控制，第二大方向是自治控制。集中式协同控制要求配电网能够实现全方位的基础测量，并且能够建立与之相互匹配的系统建设，如配电网的自动化建设、通信以及能量管理的建设。这是至关重要的因素，也是在主动配电网无功电压控制中的核心部分。主动配电网的无极忠实的协同控制也同样存在，大体上分为传统的无功电压控制设备、增强型设备、以及具有无功调节能力的DG等等。这是在现代我国的电力研究中所能够开发出的无集中式的协同控制设备，也能够协同电力系统来完成主动配电网的规划，由此看来，虽然DG具有诸多特点与优势，但并不能全面性的改善配电压水平，只能作用在其中一部分。此外，由于可变拓扑增加了网架和潮流的复杂程度，需求侧响应增加了调度和控制中的变量和维度。想解决配电网无功功率平衡的问题，仍然要协同多种设备进行控制，并结合网架和负荷调节等手段，这就使得含有大规模、高渗透率DG接入的主动配电网的无功电压控制问题变得更为复杂。

3 结束语

我国的主动配电网规划的原则本文做出了简要的阐明以及分析，对配电网的方法以及原理也作出了相关的统计。分布式能源（DERs）主要分为分布式能电源、分布式储能以及可控符合。分布式电源又分为光伏发电、潮汐发电、风力发电以及地热发电等等。可控符合分为电动汽车以及相应符合。但是还是有许多本文尚未提及的主动配电网规划原则，这些原则也许是尚未实验，或是尚未普及，但是，相信我国的电力科技相关人员会将我国主动配电网推向一个崭新的台阶。

参考文献

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