干貨｜一文帶你了解主動配電網(wǎng)

2017-10-20 21:09:30 供用電雜志　點(diǎn)擊量：評論 (0)

什么是主動配電網(wǎng)?主動配電網(wǎng)與微電網(wǎng)有何不同?現(xiàn)在國內(nèi)有一個很大的誤解，認(rèn)為只要接入分布式電源(DG)就是主動配電網(wǎng)。其實(shí)并非如此，主動配電網(wǎng)與微網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、控制模式、電網(wǎng)構(gòu)成都有所不同。我們現(xiàn)在有一

我們現(xiàn)在有一些新的概念，Network Solution(網(wǎng)絡(luò)解決方案)和No-network Solution(非網(wǎng)絡(luò)解決方案)。

網(wǎng)絡(luò)解決方案是指調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設(shè)備。當(dāng)負(fù)荷增長時需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，分布式發(fā)電大量接入電壓越限時就切除分布式電源。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)解決方法是昂貴的，且分布式電源接入容量較小。由于電力負(fù)荷增長率低，且配電網(wǎng)已經(jīng)沒有擴(kuò)容的空間條件，這種傳統(tǒng)的解決方案已經(jīng)顯現(xiàn)出一些問題，目前發(fā)達(dá)國家和我國的一些地區(qū)不得不考慮采用更加智能化的應(yīng)對方法。

非網(wǎng)絡(luò)解決方案是指不調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設(shè)備的解決方案，如通過發(fā)電調(diào)度、需求響應(yīng)、無功功率管理的控制以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等。包括創(chuàng)新的分布式運(yùn)行，對需求側(cè)、主動負(fù)荷和分布式儲能設(shè)備的集成，應(yīng)用信息通信技術(shù)等。

主動規(guī)劃即是在網(wǎng)絡(luò)解與非網(wǎng)絡(luò)解決方案之間權(quán)衡的平衡規(guī)劃。

主動控制

主動控制并不是新名詞。在配電自動化出現(xiàn)較早的國家(日本、美國)，早就使用自動化功能主動地切改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、控制潮流，以提高管理水平、降低損耗，而不僅僅用于故障定位。英國學(xué)者2005年研究了主動網(wǎng)絡(luò)管理方法，其本質(zhì)就是利用AVC和OLTC對電壓進(jìn)行主動調(diào)整，從而增加網(wǎng)絡(luò)對分布式電源的接入容量。

意大利將全國負(fù)荷分為三部分，基荷、可調(diào)和可控制，對負(fù)荷實(shí)現(xiàn)了主動管理。意大利現(xiàn)在每個變電站標(biāo)配1兆瓦儲能，是集中儲能模式。

主動配電網(wǎng)

CIGRE C6.11 在 2008年提出了主動配電網(wǎng)(ADNs)概念發(fā)展的報告。主動配電網(wǎng)是指在靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、主動負(fù)荷和儲能三者(定義為DERs)的運(yùn)行。

lCIGRE C6.19 (2009-2014年)提出了主動配電系統(tǒng)(ADS)規(guī)劃與優(yōu)化的研究報告。ADS是基于ICT系統(tǒng)、智能控制裝置、成本效益模式的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有資源(網(wǎng)絡(luò)、DG、儲能、主動負(fù)荷)，對網(wǎng)絡(luò)解(擴(kuò)容)和非網(wǎng)絡(luò)解(主動控制)進(jìn)行權(quán)衡，對分布式能源(DERs)各種系統(tǒng)組合，目的是最大可能地利用現(xiàn)有資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施，滿足負(fù)荷的發(fā)展和分布式能源接入的需求，使設(shè)備比過去在更接近其物理極限條件下工作(以前是限制負(fù)載率)，所述的主動配電網(wǎng)(ADN)就變?yōu)锳DS。

日本、美國、英國都做了一些所謂的主動控制，最核心是在分布式發(fā)電、主動負(fù)荷、儲能三者綜合情況下有一個靈活的結(jié)構(gòu)。

我從頭到尾參與CIGRE C6.19研究，提出主動控制系統(tǒng)必須基于ICT系統(tǒng)，兼顧成本效益，對網(wǎng)絡(luò)解和非網(wǎng)絡(luò)解進(jìn)行權(quán)衡。

配電網(wǎng)規(guī)劃涉及的相關(guān)問題

配電網(wǎng)規(guī)劃涉及很多事情，要綜合考慮多種資源(上級網(wǎng)絡(luò)和分布式能源)的綜合利用，要把多種負(fù)荷類型(電、熱和冷)進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，要對多種網(wǎng)絡(luò)(電力網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò))的協(xié)調(diào)運(yùn)行，要考慮不同利益相關(guān)者(配電企業(yè)，發(fā)電商，消費(fèi)者、生產(chǎn)性消費(fèi)者)的協(xié)同共贏問題。

意大利學(xué)者認(rèn)為在規(guī)劃中考慮運(yùn)行模式是一種哥白尼式的革命。現(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃要考慮運(yùn)行模式，不再僅僅基于一個簡單運(yùn)行狀態(tài)斷面(Snapshot)來表示發(fā)電和負(fù)荷;要用與時間相關(guān)的模型(time dependent model)，即要全面地考慮分布式電源與負(fù)荷的時變特征，要處理數(shù)據(jù)—采用AMR方法;要對負(fù)荷與發(fā)電的變化進(jìn)行分類，抓取與規(guī)劃有關(guān)的運(yùn)行方面的問題; 要判斷以不同時間間隔表示功率變化的典型“日模式”。

例如：對于新增變電站的規(guī)劃，采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資110萬歐元，而基于隨機(jī)潮流的規(guī)劃方法僅需要投資83.7萬歐元，相當(dāng)于削減了24%的一次投資，差異較小，因?yàn)椴淮_定性程度較低。

對于同期6個350kW快速充電站的規(guī)劃方案，其額外負(fù)荷為2MW，采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資212.8萬歐元，而基于隨機(jī)潮流的規(guī)劃方法僅需要投資101.7萬歐元，節(jié)約近50%，但是一些節(jié)點(diǎn)壓降大于10%的時間1年只有5秒。

ICT技術(shù)的應(yīng)用

高級量測技術(shù)(AMI)、停電管理系統(tǒng)(OMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)。面臨的挑戰(zhàn)包括:體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計、互操作性、分布式控制、傳感技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)模型等。

建議電力博士要學(xué)習(xí)和掌握ICT技術(shù)，電力博士生要深入學(xué)習(xí)通信網(wǎng)的知識，在規(guī)劃、可靠性、風(fēng)險中應(yīng)該有能力對電網(wǎng)、通信網(wǎng)進(jìn)行協(xié)同。現(xiàn)在智能電表有很多數(shù)據(jù)，在規(guī)劃時應(yīng)采用一些來自智能電表中的實(shí)際數(shù)據(jù)。

有關(guān)研究報告

C6.19 主動配電系統(tǒng)規(guī)劃與優(yōu)化研究共有五個小組。第一組做全世界調(diào)研;第二組把現(xiàn)在傳統(tǒng)的規(guī)劃做一些科研、做一些總結(jié);第三組是最重要的，確定規(guī)劃的框架，考慮對方案如何進(jìn)行主動管理;第四組是ICT技術(shù);第五組是需求側(cè)集成，目的是解決主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化環(huán)境下需求側(cè)和儲能的整合問題。

工作小組1：調(diào)查問卷，結(jié)果分析(組長 Khalil El Bakari(荷蘭))

目的是調(diào)查各公司使用的工具和方法，并對目前的情況和需求提供一種國際視野。

工作小組2：傳統(tǒng)的規(guī)劃和目前的做法(組長 Chad Abbey (加拿大)，Tony Hearne(荷蘭) )

目的是回顧用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的技術(shù)和當(dāng)前的一些國家的商業(yè)案例，以便列出局限性和未來的需求

工作小組3：主動配電系統(tǒng)規(guī)劃(組長 Gianni Celli(意大利), Luis Nando Ochoa(英國) )

目的是確定的配電規(guī)劃框架，其中考慮對規(guī)劃方案的主動管理。

工作小組4：主動配電系統(tǒng)的可靠性評估(組長 Jason Taylor(美國))

目的是了解對ADS可靠性的影響，這是基于信息技術(shù)和電信基礎(chǔ)設(shè)施的集成。

工作小組5：需求側(cè)集成(組長 Alex Baitch(澳大利亞), Federico Silvestro (意大利))

目的是解決主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化環(huán)境下需求側(cè)和儲能的整合問題。

總結(jié)

由于高滲透率DER的接入，未來輸配電網(wǎng)之間產(chǎn)生了雙向功率流、負(fù)荷與電源具有了雙重不確定性，客戶具有了消費(fèi)者和生產(chǎn)者的雙重身份。

ADS通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有了控制潮流方向可能性，使分布式能源(DERs)在一定的程度上可承擔(dān)系統(tǒng)輔助服務(wù)的責(zé)任。

對于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和改造而言，高級自動化和控制可以作為充分利用現(xiàn)有資產(chǎn)的一個有價值的選項(xiàng)，在配電業(yè)務(wù)中不再將配電的運(yùn)行階段和規(guī)劃階段視為是不同的任務(wù)。

信息和通信技術(shù)(ICT)不再是對電力系統(tǒng)的一個簡單的添加，在規(guī)劃和可靠性研究以及風(fēng)險分析中，需要對電力系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)的行為同時進(jìn)行分析(協(xié)同仿真)。

智能電表及自動抄表(AMR)提供了大量的負(fù)荷分析和建模的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)是進(jìn)行規(guī)劃的關(guān)鍵驅(qū)動因素，因?yàn)楸仨殢脑诰€測量獲取重要的信息，以及在實(shí)際規(guī)劃應(yīng)用程序中必須直接使用原始數(shù)據(jù)。

ADS規(guī)劃需要客戶的日負(fù)荷曲線文件，需采用概率表征其行為的不確定性。

經(jīng)過多年的研究開發(fā)，規(guī)劃工具已經(jīng)做好轉(zhuǎn)移到規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用的程度。

盡管DER滲透率還將進(jìn)一步提高，但隨著相關(guān)適用可行技術(shù)的進(jìn)步，ADS不僅可起著配電各層級間的功率平衡作用，還起著與上級電網(wǎng)之間的雙向功率交換通道的作用，因此ADS將成為局部區(qū)域各種能源的交換中心。

在進(jìn)行ADS的相關(guān)研究工作中，我國應(yīng)該考慮我國配電網(wǎng)的具體發(fā)展階段，例如在網(wǎng)絡(luò)快速擴(kuò)展的同時要處理高滲透率DER接入和提高設(shè)備智能化水平等問題。

原標(biāo)題:范明天：帶你了解主動配電網(wǎng)

責(zé)任編輯：lixin

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