多能源协同的主动配电网规划设计要点分析

何卓怡

（广东电网有限责任公司东莞供电局）

0 引言

我国配电网运行模式较为粗放，能源利用率较低，严重影响了其安全效益和经济效益。尤其是在规划设计过程中，大多配电网并未结合区域能源情况做好协同性建设，加剧了能源损耗浪费形势，根本无法满足“碳达峰”及“碳中和”要求，制约了区域配电网的长远发展。如何在多元负荷需求下实现配电网的扩展规划，达到多能源的协同优化、高效互动，已经成为新时期人们关注的焦点。

1 项目概况

本文主要以某市国际商务区智慧综合能源项目为例，分析多能源协同对主动配电网规划的影响，在分布式电源接入、储能系统、需求侧响应、信息通信等基础上进行调整优化，以提升主动配电网的节能环保效益。

某市国际商务区智慧综合能源项目是在有机整合风、光、生物质、地热、氢、垃圾、煤炭、石油及天然气基础上形成的多能源供应系统，其按照用户需求分别进行冷、热、电、汽、氢、气的供应，如图1所示。

图1 某市国际商务区智慧综合能源系统

上述系统中打造定制化的区域多能源协同综合能源体系，融入绿色发电、绿色建筑、绿色交通，应用高效制冷、储能、能源梯级利用等多项节能新技术，并以区域能源管理中心为核心，实现了能源数字化、智慧化管理，实用效益显著。

为保证某市国际商务区智慧综合能源系统安全、可靠、稳定、经济运行，在项目开展过程中需改变传统供配电模式，搭建主动配电网体系，利用需求侧响应技术、多元互联网通信技术及双向潮流协调管控技术，全面优化多能源协同中的功率波动大、系统惯性低、全额消纳困难等问题。

2 规划设计

2.1 系统方案

本次主动配电网规划设计过程中应依照可靠性指标，围绕智慧综合能源系统中的源、网、荷、储、控链条，做好延伸和拓展，将分布式能源有效接入；应遵循经济性要求，采用多能联供、多能互补、梯级利用，保证紧靠负荷中心、便捷接入，其具体方案见下表。

表 多能源协同的主动配电网规划方案

2.2 规划要点

（1）分布式电源的接入

在多能源协同的主动配电网规划过程中应充分考虑分布式电源接入位置、接入方式、出力情况等，避免由上述因素造成的电压波动、功率波动，保证多能源协同的安全性、可靠性和稳定性。上述工作较为复杂，在接入设计过程中可以通过主动配电网（ADN）多源协同优化平台实现，如图2所示。

图2 多能源协同的主动配电网优化调度平台

上述系统中先采集用户需求侧负荷数据，将其传输到系统中进行用户行为画像，分析需求侧负荷集聚情况。同时，还能够采集光电、风电、储能释放及可控分布式电源协同供能情况，形成主动配电网优化调度方案，进行分布式电源接入选址和出力设置。

（2）储能系统

在多能源协同的主动配电网规划过程中主要采用电储能方式，通过多站合一，与变电站、充电站等共建和工商业用户侧储能两种方式实现。上述电储能站点设计过程中严格依照灵活调节和有效消纳原则，合理定位安置并保证容量负荷，必要时还需要对储能进行扩展规划，根据用电负荷情况调整发电出力和平抑波动。如EV电池不仅可以优化电网用户负荷特性，提高电网灵活调节能力，降低企业用户用能成本，还能够提高电网新能源消纳能力，缓解可再生能源出力波动对电网稳定性的影响，具有良好的使用前景。

（3）需求侧响应

为保证多能源协同效益，本次主动配电网规划设计过程中搭建了能效管理云平台，从源、网、荷、储单元出发，分链条管控、分节点把握，以高度灵活柔性的配电网物理设施承载广泛接入的新能源和多元负荷，以全域物联网和数字电网技术承载智能应用，构建新型配电网系统数字能源生态，如图3所示。

图3 智慧电网能效管理云平台

1）物理层。主要由刚性单向的电力传输网络组成，具有高灵活、高柔性，可支撑源网荷灵活互动。

2）感知层。包括采集器、传感器、敏感元件等，仅能感知部分配电网节点的运行状态，可对外丰富数据源，为云端协同分析打下良好的数据基础。

3）应用层。可在智能感知、智能识别等基础上快速开展需求响应和综合管理，实现综合能源服务，如能源消费与碳排放分析预测、园区能效与节能数据分析、绿电与碳排放交易管理及智慧能源调度与控制等。

（4）信息通信

为进一步提升多能源协同的主动配电网信息交互质量，在内部建设过程中可以增设5G通信基站，以5G网为核心搭建双向高速传输通道，以便于海量数据的快速交互。同时，还要做好能源链和信息链的共享，打破传统配电网平台中的信息壁垒，对分布式电源、主动配电网设备、电力系统等运行情况进行共享，有效融合各种交叉、冗余、不一致情况，精准开展主动调控。

3 优化措施

3.1 多元参与，加强督导监管

为促进实现区域全社会效益最优，建议以政府为牵头督导，对多能源协调的主动配电网规划项目提供政策支持及监管，与供电局等能源企业密切融合，推进绿色能源供应、多站合一、智能主动配电网等工作。同时，还要积极引进第三方企业对节能减碳设施进行投资、建设、运营，并向用户提供综合能源服务。通过采用合同能源管理或者BOO（建设-持有-运营）模式，在符合区域建立低碳发展的宏观目标，可通过实施精细化综合能源方案降低投资及能源产品成本，并满足用户优质能源服务需求。

3.2 改革创新，做好技术对接

多能源协同的主动配电网规划设计过程中要对数据采集技术进行优化，不断提升数据采集的可靠性、准确性和有效性，利用好现代化装置降低外部环境对数据传输的干扰，从根本上保证主动配电网的需求响应效果；不断优化需求响应模型，在配电网网架结构、分布式电源接入情况、储能系统设置参数等基础上，合理计算动态非线性特征负荷，形成可靠的负荷预测模型及负荷响应模型，保证在服务过程中能够高质量、高效益地完成各项能源协调任务。

3.3 强调价值，促进整体利益

多能源协同的主动配电网规划设计过程中要充分考虑利益主体，在利益价值闭环分析基础上确定各利益主体的合理衔接和有效沟通。如可以按照业务流闭环，在电力设备供应商提供电力设备支持、设计施工公司根据城市建设合理规划电网、发电公司利用可再生能源供电、输配电企业接受电能就地分配、供电及综合服务部门通过购售电差价获取利益、终端用户用电消费，到最终中央与地方政府监督，形成完整的价值链条，充分保证各利益主体能够在多能源协同的主动配电网规划时获得对应收益，从而保证智慧能源系统长久运行。

4 结束语

智慧综合能源系统是我国能源供应的新模式，其不仅可以减少能源损耗，改善生态能源使用效益，还能够改善系统性能，增强供能的可靠性、稳定性和经济性。在多能源协同的主动配电网规划过程中应充分考虑源、网、荷、储、控五部分内容，合理开展分布式电源接入、储能系统、需求响应及信息通信的规划设计，在多元监管、技术创新、利益保障基础上实现优化和调整，以保证主动配电网服务效益的最大化。