工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

1、特別策劃4工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用劉愛華 1，王雙虎 1，梁順 1 ，朱朝陽 2 ，張楠 3（1南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院），江蘇 南京 211106；2國網(wǎng)蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215024；3國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110032）摘 要：隨著分布式電源和電動(dòng)汽車等負(fù)荷的快速發(fā)展，作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要載體的工業(yè)園區(qū)的快速發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)的建設(shè)提出了新的要求，主動(dòng)配電網(wǎng)概念的提出就是為了解決分布式電源、儲(chǔ)能等新情況帶給電網(wǎng) 的問題，相關(guān)技術(shù)是解決園區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展問題的有效方法。文章提出了適用于工業(yè)園區(qū)的主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)的 總體架構(gòu)，結(jié)合主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，從態(tài)勢(shì)

2、感知、柔性直流、交直流混合配電網(wǎng)、需求響應(yīng)和網(wǎng)源 荷協(xié)調(diào)控制5個(gè)方面闡述了工業(yè)主動(dòng)配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。最后簡(jiǎn)要描述了蘇州工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程 和錦州新能源城市主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程，對(duì)提出的體系架構(gòu)和突破的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，為國內(nèi)工業(yè) 園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)的建設(shè)提供了可復(fù)制、可推廣的發(fā)展思路。關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng)；工業(yè)園區(qū)；源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)控制；態(tài)勢(shì)感知；柔性直流；交直流混合配電網(wǎng)中圖分類號(hào)：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19421/ki.1006-6357.2017.07.004DISTRIBUTION & UTILIZATION供用電 2017.07270 引 言工業(yè)園區(qū)作為推進(jìn)

3、我國改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體，一直被視為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)。我國的工業(yè)園區(qū)包括各種類型的開發(fā)區(qū)，如國家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)、出口加工區(qū)以及省級(jí)各類工業(yè)園區(qū)等。工業(yè)園區(qū)作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新焦點(diǎn)，如雨后春筍般興盛起來，不少工業(yè)園取得了經(jīng)濟(jì)效益，甚至成為區(qū)域形象工程。截至2010年末，我國國家級(jí)高新區(qū)有83家，國家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)有107家；通過規(guī)劃論證正在建設(shè)的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)數(shù)量達(dá)到39個(gè)，其中通過驗(yàn)收的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)有12 個(gè)。我國各個(gè)省、大部分地市甚至部分縣都已開始建設(shè)工業(yè)園。園區(qū)的快速發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施尤其是電網(wǎng)提出了新的要求。主要體現(xiàn)在以下方面：越來越多的

4、園區(qū)提出基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863 計(jì)劃）（2015AA050102）；國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“分布式新能源規(guī)模接入下的配電網(wǎng)運(yùn)檢安全防護(hù)技術(shù)研究與關(guān)鍵設(shè)備研制”。Supported by the National High Technology Research and Development Program of China（863 Program）（2015AA050102）；the Project of State Grid Corporation of China綠色、低碳的發(fā)展理念，在國家和地方政府的政策指導(dǎo)激勵(lì)下，越來越多的入駐企業(yè)利用廠房屋頂、建筑外墻等空間大力發(fā)展

5、分布式光伏、微電網(wǎng)等能源供應(yīng)方式；園區(qū)主管單位規(guī)劃建設(shè)了電動(dòng)汽車充放電設(shè)施，滿足入駐企業(yè)低碳交通的出行需求；園區(qū)的政府機(jī)關(guān)、金融機(jī)構(gòu)和超高層建筑等重要客戶對(duì)供電可靠性的要求極高；園區(qū)入駐的高新技術(shù)行業(yè)和精密制造業(yè)、電子芯片加工業(yè)等行業(yè)對(duì)供電電能質(zhì)量也有非常高的要求。主動(dòng)配電網(wǎng)的提出就是為了解決分布式電源、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能裝置、柔性負(fù)荷等新情況的出現(xiàn)給配電網(wǎng)帶來的諸多問題，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行、管理等問題展開了研究，并取得一定的成果1-13。但對(duì)于適用于工業(yè)園區(qū)的主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)問題的研究還處于起步階段。本文基于已有的研究成果，提出適用于工業(yè)園區(qū)的主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)的總體架構(gòu)，結(jié)合

6、主動(dòng)配電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)，最后通過在蘇州工業(yè)園區(qū)和錦州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行了工程驗(yàn)證。1 園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)總體架構(gòu)見圖1，總體分為能源網(wǎng)絡(luò)層、感知控制層、通信網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)信息層、決策支持層5層。網(wǎng)時(shí)空多維運(yùn)行狀態(tài)。工業(yè)園區(qū)受入駐企業(yè)規(guī)模、企業(yè)生產(chǎn)流程等因素的影響，配電網(wǎng)特性變化很大，再加上分布式電源、多樣性負(fù)荷的隨機(jī)接入，園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估需要融合智能電表、配電終端等多種資源信息。而配電網(wǎng)的態(tài)勢(shì)感知技術(shù)由多源信息融合、狀態(tài)估計(jì)等一系列軟件構(gòu)成，可對(duì)配電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)和未來狀態(tài)做出準(zhǔn)

7、確預(yù)判，而該技術(shù)作為主動(dòng)配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前的研究還處于起步階段。主動(dòng)配電網(wǎng)狀態(tài)感知實(shí)現(xiàn)流程見圖2。圖1 園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)總體架構(gòu)Fig.1 The overall structure of active distribution network in the park在能源網(wǎng)絡(luò)層，主要應(yīng)用基于靈活性理念的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法，提升完善工業(yè)園區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化分布式電源接入點(diǎn)，提高示范區(qū)網(wǎng)架適應(yīng)性水平；在感知控制層，通過運(yùn)用先進(jìn)的量測(cè)和傳感技術(shù)，部署智能配電終端、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息的全面感知；在通信網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用光纖、無線等通信等多種方式實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸；在基礎(chǔ)

8、信息層，分別建立配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、分布式電源管理系統(tǒng)和柔性負(fù)荷管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)分布式電源、配電網(wǎng)絡(luò)和電動(dòng)汽車等負(fù)荷運(yùn)行信息的集中監(jiān)控，掌握能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息；在決策支持層，建立主動(dòng)配電網(wǎng)網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，分析不同類型分布式電源的接入點(diǎn)、接入方式、接入容量對(duì)配電網(wǎng)潮流分布及可再生能源消納能力的影響，引導(dǎo)分布式電源主動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，探索建立相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，豐富擁有靈活性資源的用戶主動(dòng)響應(yīng)手段。2 園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法2.1 態(tài)勢(shì)感知技術(shù)為發(fā)揮主動(dòng)配電網(wǎng)“主動(dòng)規(guī)劃、主動(dòng)控制、主動(dòng)管理與主動(dòng)服務(wù)”的核心理念，前提是主動(dòng)配電網(wǎng)應(yīng)具有較為完善的可觀可控水平。這就要求對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀

9、態(tài)進(jìn)行全面感知，實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，進(jìn)而對(duì)發(fā)電、負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)控制、主動(dòng)管理，為上級(jí)電網(wǎng)和客戶提供主動(dòng)服務(wù)，建立上級(jí)電網(wǎng)與配電網(wǎng)、配電網(wǎng)與客戶之間的良好互動(dòng)關(guān)系。因此，主動(dòng)配電網(wǎng)需要基于先進(jìn)的量測(cè)技術(shù)和感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式能源、儲(chǔ)能裝置、可調(diào)負(fù)荷等信息的獲取，全面掌控配電圖2 園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程Fig.2 Implementation process of the park ADN situational awareness technology基于主動(dòng)配電網(wǎng)中的多種測(cè)量裝置（TTU、RTU、DTU、AMI等）的信息，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、聚類分析等理論，對(duì)多時(shí)間尺度的多

10、源測(cè)量信息進(jìn)行清洗、分類、聚合，剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，依據(jù)多源信息的融合分析結(jié)果，在廣域時(shí)空范圍內(nèi)，對(duì)涉及園區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行變化的各類因素進(jìn)行理解，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)確定配電網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)?；跀?shù)值天氣預(yù)報(bào)和歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)資料，提取出與氣象因素有關(guān)的負(fù)荷變化量，確定影響?zhàn)伨€負(fù)荷特性的氣象因素及影響方式，整合多維度數(shù)字氣象信息實(shí)現(xiàn)整個(gè)園區(qū)分布式發(fā)電的功率預(yù)測(cè)和總體負(fù)荷預(yù)測(cè)。綜合配電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷和分布式發(fā)電/負(fù)荷信息的高精度預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)的準(zhǔn)確分析。2.2 柔性直流技術(shù)目前柔性直流技術(shù)主要用在輸電領(lǐng)域，將柔性直流應(yīng)用在配電領(lǐng)域在國內(nèi)目前處于探索階段14。目前國內(nèi)中壓配電

11、網(wǎng)大部分是閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行，閉環(huán)運(yùn)行方式僅限于運(yùn)行方式調(diào)整、負(fù)荷轉(zhuǎn)供等特定時(shí)刻，而將柔性直流技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)，可有效降低合環(huán)運(yùn)行時(shí)的短路電流。柔性直流環(huán)節(jié)聯(lián)接通過有功潮流動(dòng)態(tài)調(diào)控，能夠使得饋線負(fù)載分布在計(jì)及分布式光伏出力波動(dòng)的情況下趨向均衡化，同時(shí)可提供較大的無功功率補(bǔ)償，顯著減少線路壓降，改善末端節(jié)點(diǎn)的電壓偏差。從而促進(jìn)分布式電源的就地消納，有助于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但目前柔性直流在配電網(wǎng)的應(yīng)用還存在經(jīng)濟(jì)性差等問題。柔性直流技術(shù)在主動(dòng)配電網(wǎng)中的典型應(yīng)用見圖3。利用柔性直流的方式實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)的配電線路聯(lián)絡(luò)，通過柔性直流環(huán)節(jié)有功動(dòng)態(tài)調(diào)控，能夠使得饋線負(fù)載分布在計(jì)及分布式發(fā)電出力波動(dòng)

12、性情況下趨向均衡化，促進(jìn)分布式能源在不同供區(qū)間的轉(zhuǎn)供和就地消納。柔性直流線路亦可提供較大的無功功率補(bǔ)償，可以顯著減少線路壓降，改善末端節(jié)點(diǎn)的電壓偏差，從而提升系統(tǒng)的供電質(zhì)量。在工程應(yīng)用中，柔性直流換流站采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境采用屏柜式或集裝箱式安裝，施工簡(jiǎn)單，方便調(diào)試，利于推廣。圖3 柔性直流技術(shù)在主動(dòng)配電網(wǎng)中的典型應(yīng)用Fig.3 Typical application of flexible DC technology in ADN2.3 交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)目前配電網(wǎng)以交流為主，相關(guān)技術(shù)也比較成熟。隨著社會(huì)尤其是工業(yè)園區(qū)光伏等直流電源和儲(chǔ)能等直流負(fù)荷的不斷增加，交流配電網(wǎng)的適應(yīng)性

13、亟需提高。直流配電網(wǎng)在分布式電源接入方面存在巨大優(yōu)勢(shì)，可更方便地接入分布式電源，省去傳統(tǒng)交流配網(wǎng)中的DC/AC環(huán)節(jié)， 使控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，操作更方便，既節(jié)約工程造價(jià)，又降低損耗。各類沖擊負(fù)荷、新能源發(fā)電系統(tǒng)或直流負(fù)荷可以通過直流變壓器接入直流配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)潮流的主動(dòng)控制，以及能源的最優(yōu)利用，解決新能源發(fā)電和負(fù)荷的電能質(zhì)量問題，穩(wěn)定交流母線或用戶側(cè)電壓。因此，需要在目前的配電網(wǎng)發(fā)展模式下，以工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)為切入點(diǎn)，重點(diǎn)研究交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)在園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)提高園區(qū)供電質(zhì)量和直流負(fù)荷適應(yīng)性等目標(biāo)15。交直流混合配電網(wǎng)的典型建設(shè)架構(gòu)見圖4。為滿足工業(yè)園區(qū)直流照明、直流充電站等負(fù)荷對(duì)直

14、流電源的需求，建設(shè)以園區(qū)建設(shè)分布式光伏和儲(chǔ)能為直流電源、直流負(fù)載為負(fù)荷的低壓直流微電網(wǎng)，建設(shè)的交流微電網(wǎng)采用園區(qū)的風(fēng)力發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電等作為電源，在10（20）kV電壓等級(jí)上與大電網(wǎng)互聯(lián)，交流微電網(wǎng)通過雙向PCS與低壓直流微電網(wǎng)相連，構(gòu)成交直流混合配電網(wǎng)。交流微電網(wǎng)可作為低壓直流微電網(wǎng)的電源，也可實(shí)現(xiàn)低壓直流微電網(wǎng)的上級(jí)新能源消納，實(shí)現(xiàn)新能源的最大程度利用。交直流混合微電網(wǎng)充分利用微電網(wǎng)自平衡、友好互動(dòng)的特性，同時(shí)滿足了工業(yè)園區(qū)新能源消納和直流負(fù)荷用能的問題。2.4 需求響應(yīng)技術(shù)配電網(wǎng)中空調(diào)、電動(dòng)汽車、電熱水器等柔性負(fù)荷以及分布式能源、儲(chǔ)能的大量接入給配電網(wǎng)的調(diào)度和運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)16。而需求

15、響應(yīng)技術(shù)是解決該問題的有效途徑之一。負(fù)荷響應(yīng)的隨機(jī)性、分布式能源的波動(dòng)性給主動(dòng)配電網(wǎng)的決策帶了困難，現(xiàn)有配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型中難以將不確定性的動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)資源納入其中。電圖4 交直流混合配電網(wǎng)典型架構(gòu)Fig. 4Typical architecture of AC/DC hybrid distribution network價(jià)作為電力用戶響應(yīng)的關(guān)鍵因素缺乏靈活性，實(shí)施需求相應(yīng)的主體很難給出有吸引力的措施激勵(lì)用戶做出積極響應(yīng)。工業(yè)園區(qū)需求響應(yīng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線見圖5。需求響應(yīng)分為需求響應(yīng)主站層和需求響應(yīng)終端層執(zhí)行2個(gè)層面。首先，系統(tǒng)通過與網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)交互后，獲取負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線，逐次對(duì)用戶、區(qū)域

16、自動(dòng)需求響應(yīng)能力預(yù)測(cè)，并與負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線進(jìn)行比較，若系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)能力容量小于負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度容量，那么將系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)能力容量發(fā)送給多級(jí)能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行修正，請(qǐng)求重新下發(fā)負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線；若滿足，則對(duì)負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線進(jìn)行分解并下發(fā)給各用戶，由各用戶根據(jù)可調(diào)控的柔性負(fù)荷（如空調(diào)、照明、自備電源、電動(dòng)汽車、電動(dòng)機(jī)等）進(jìn)行調(diào)度曲線再分解，并形成用戶自動(dòng)需求響應(yīng)計(jì)劃表，最后向各可調(diào)控的柔性負(fù)荷下發(fā)自動(dòng)需求響應(yīng)指令并執(zhí)行，同時(shí)需要考慮通過短信、微信等形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)需求響應(yīng)信息下發(fā)。圖5 需求響應(yīng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線圖Fig.5 Roadmap of demand response technolo

17、gy implementation2.5 網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制技術(shù)網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制是主動(dòng)配電網(wǎng)的核心，通過配電網(wǎng)源、網(wǎng)、荷側(cè)可調(diào)資源的控制，實(shí)現(xiàn)新能源消納、配電網(wǎng)高效運(yùn)行、主動(dòng)能量管理等目標(biāo)。目前國內(nèi)專家學(xué)者普遍認(rèn)為主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行控制宜采用分層控制架構(gòu)， 上層的主動(dòng)配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)主動(dòng)配電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化及運(yùn)行方式的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全局集中控制。全局優(yōu)化結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、可再生能源預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及各類電氣參數(shù)，通過優(yōu)化算法確定網(wǎng)絡(luò)的電壓控制、潮流管理和分布式發(fā)電資源的協(xié)調(diào)策略。下層的協(xié)調(diào)控制器接收優(yōu)化的目標(biāo)，并下發(fā)給受控的分布式發(fā)電資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)各自治區(qū)域的分散控制。但在具體實(shí)現(xiàn)方式上各科研單位都

18、有不同的實(shí)施方法。主動(dòng)配電網(wǎng)網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制技術(shù)架構(gòu)見圖6。在確圖6 網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制技術(shù)框架Fig. 6 Framework of source-grid-load coordination control technology保綠色可再生能源最大化利用的前提下，對(duì)配電網(wǎng)主動(dòng)管理涉及的所有控制手段進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本最低等目標(biāo)，其控制內(nèi)容涵蓋源、網(wǎng)、荷個(gè)方面：包括可控分布式發(fā)電單元（如光伏、風(fēng)電等）功率調(diào)度為代表的電源控制和以聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置變換為代表的網(wǎng)絡(luò)控制，以及以儲(chǔ)能電池充放電策略為代表的柔性負(fù)載控制。主動(dòng)配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)收集全網(wǎng)各負(fù)荷點(diǎn)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

19、DG的運(yùn)行工況以及儲(chǔ)能單元的電荷狀態(tài)（SOC）信息等，通過全局智能優(yōu)化算法得出滿足各項(xiàng)技術(shù)約束條件下的有功功率全局優(yōu)化控制策略和無功功率全局優(yōu)化控制策略。其中，有功功率優(yōu)化控制策略是指在滿足負(fù)荷有功需求的基礎(chǔ)上盡可能多地利用可再生能源以及追求經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，必要時(shí)可以調(diào)整運(yùn)行方式；而無功功率優(yōu)化控制策略是指在滿足負(fù)荷無功需求以及確保電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上使得網(wǎng)絡(luò)上的無功潮流最優(yōu)，必要時(shí)可以調(diào)節(jié)變電站內(nèi)的OLTC分接頭位置。3 示范工程驗(yàn)證本文提出的體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)在蘇州智能配電網(wǎng)示范工程和錦州新能源主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程中的得到應(yīng)用驗(yàn)證。3.1 蘇州工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)綜合示范工程3.1.1 蘇州工業(yè)園區(qū)經(jīng)

20、濟(jì)發(fā)展概況蘇州工業(yè)園區(qū)（簡(jiǎn)稱園區(qū)）行政區(qū)劃278km2，是中國和新加坡兩國政府間重要的合作項(xiàng)目，連續(xù)多年位居“中國城市最具競(jìng)爭(zhēng)力開發(fā)區(qū)”榜首，綜合發(fā)展指數(shù)列國家級(jí)開發(fā)區(qū)第二位。2015年，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值比重達(dá)到67%。目前園區(qū)以占蘇州市3.4%土地、7.4%人口創(chuàng)造了15%左右的經(jīng)濟(jì)總量，成為了蘇州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要增長(zhǎng)極。2015年10月，國務(wù)院正式批復(fù)同意在園區(qū)開展開放創(chuàng)新綜合試驗(yàn)，園區(qū)成為全國首個(gè)開放創(chuàng)新綜合試驗(yàn)區(qū)域，將在改革試驗(yàn)、開放創(chuàng)新中又擔(dān)重任，再探新路。3.1.2 蘇州主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目概述蘇州工業(yè)園區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)綜合示范工程將重點(diǎn)圍繞主動(dòng)配電網(wǎng)的特征分別在2.5產(chǎn)業(yè)園

21、、蘇虹路工業(yè)區(qū)、環(huán)金雞湖區(qū)域這3個(gè)區(qū)域開展示范建設(shè)。在2.5產(chǎn)業(yè)園中展示各類交直流分布式電源、新型用電負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施“即插即用”典型設(shè)計(jì)方案和接口規(guī)范，展示交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行和接入，體現(xiàn)現(xiàn)代配電網(wǎng)對(duì)分布式電源、新型用電負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施的主動(dòng)規(guī)劃和主動(dòng)服務(wù)。構(gòu)建電網(wǎng)電源負(fù)荷儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，展示電網(wǎng)對(duì)分布式電源、分布式儲(chǔ)能以及電動(dòng)汽車等可控負(fù)荷的主動(dòng)管理和主動(dòng)控制，有序全額消納新能源發(fā)電，鼓勵(lì)各類電源主動(dòng)參與、各類負(fù)荷主動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰等運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與相關(guān)各方的合作共贏。在星華變實(shí)施的高電能質(zhì)量示范工程，將展示電網(wǎng)對(duì)和艦科技、三星液晶等電子工業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)等重要敏感用戶的高電能質(zhì)量用電需求

22、的充分滿足。在三星電子地塊采用四端柔性直流技術(shù)將實(shí)現(xiàn)不同電源的合環(huán)運(yùn)行，建成真正意義上的高可靠性花瓣形供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目重點(diǎn)圍繞以下5 個(gè)方面開展：1）基于柔性直流互聯(lián)的交直流混合主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范工程；2）基于“即插即用”技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用示范工程；3）適應(yīng)主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)源荷（儲(chǔ)）協(xié)調(diào)控制技術(shù)應(yīng)用示范工程；4）蘇州工業(yè)園區(qū)高電能質(zhì)量配電網(wǎng)應(yīng)用示范工程；5）蘇州工業(yè)園區(qū)高可靠性配電網(wǎng)應(yīng)用示范工程。 通過基于柔性直流互聯(lián)的交直流混合主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范工程，主動(dòng)控制線路潮流和調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功， 實(shí)現(xiàn)不同變電站配電線路的合環(huán)運(yùn)行，提高供電可靠性，提高配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的接納能力和配電網(wǎng)的綜

23、合能源利用效率。通過開展基于“即插即用”技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，提出即插即用并網(wǎng)典型設(shè)計(jì)方案和接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)分布式電源等設(shè)備并網(wǎng)的主動(dòng)規(guī)劃、主動(dòng)服務(wù)的目的，提升配電網(wǎng)的靈活性和適應(yīng)性。通過應(yīng)用網(wǎng)源荷（儲(chǔ)）協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏、風(fēng)電、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、柔性負(fù)荷的互動(dòng)協(xié)調(diào)控制并展示，為網(wǎng)源荷（儲(chǔ)）友好互動(dòng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。通過實(shí)施工業(yè)園區(qū)高電能質(zhì)量配電網(wǎng)示范工程，滿足電子工業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)的高電能質(zhì)量用電需求，保證重要敏感用戶的安全優(yōu)質(zhì)用電。通過高可靠性供電區(qū)域重要單元采用合環(huán)運(yùn)行，縮短故障隔離時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)潮流進(jìn)行定向控制，提高配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提升供電可靠率。3.2

24、錦州新能源城市主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程3.2.1 錦州示范區(qū)域現(xiàn)狀錦州是重要的工業(yè)城市，2014年錦州市被國家能源局列為首批新能源示范城市。近幾年錦州市工業(yè)依托當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢(shì)，不斷深化企業(yè)改革，積極調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變工業(yè)發(fā)展方式，積極引進(jìn)內(nèi)外資，加大工業(yè)投入，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，完善工業(yè)體系，工業(yè)發(fā)展成效顯著。主要以光伏產(chǎn)業(yè)、石油化工業(yè)、輕工紡織業(yè)、特種合金業(yè)、港口物流業(yè)、旅游服務(wù)業(yè)為主的綜合體系。2015年國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值為1 325億元。錦州市政府為推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)高速、健康發(fā)展，將光伏產(chǎn)業(yè)作為錦州市優(yōu)先和重點(diǎn)發(fā)展的新興支柱產(chǎn)業(yè)。3.2.2 錦州主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程概況錦州主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程基于錦州示范區(qū)域

25、發(fā)展現(xiàn)狀，充分考慮主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)適應(yīng)性，項(xiàng)目由3個(gè)子項(xiàng)構(gòu)成：1）10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架完善工程；2）配電自動(dòng)化主站及網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)控制示范工程；3）智能饋線自動(dòng)化示范工程。對(duì)110kV網(wǎng)架進(jìn)行完善，線路N1通過率達(dá)到100%、城區(qū)綜合電壓合格率達(dá)到99.995%、城區(qū)年戶均故障停電時(shí)間降低到10min。解決線路重載和無效聯(lián)絡(luò)問題。解決部分地區(qū)配電變壓器三相不平衡問題27個(gè)。采用智能型分界開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶內(nèi)部單相接地故障和三相短路故障的快速隔離，實(shí)現(xiàn)單相接地故障10s后完成故障診斷和處理。采用網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)技術(shù)，提高供電可靠性新能源消納率，實(shí)現(xiàn)分布式電源和多樣性負(fù)荷主動(dòng)參與主動(dòng)配電網(wǎng)的控制，降低峰谷差。對(duì)分

26、布式電源二次系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)區(qū)域分布式電源監(jiān)控為配電網(wǎng)源網(wǎng)荷互動(dòng)提供支撐， 實(shí)現(xiàn)示范區(qū)域分布式發(fā)電100%就地消納。應(yīng)用分布式饋線自動(dòng)化和單相接地故障處理技術(shù)， 解決配電調(diào)度“盲調(diào)”問題，支撐配電網(wǎng)主動(dòng)搶修，輔助配網(wǎng)運(yùn)行人員科學(xué)合理的安排配網(wǎng)運(yùn)行方式、轉(zhuǎn)供電操作，提升錦州城市配電網(wǎng)運(yùn)行和管理水平，實(shí)現(xiàn)示范區(qū)配網(wǎng)故障區(qū)域定位、隔離和非故障區(qū)域恢復(fù)供電在5min 內(nèi)完成。4 結(jié)語2015年，國家發(fā)改委、能源局相繼發(fā)布了關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見和配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃（20152020）等文件，標(biāo)志著以分布式發(fā)電和微電網(wǎng)為標(biāo)志的多元電力供應(yīng)體系已是當(dāng)代國際能源技術(shù)變革的大趨勢(shì)。配電基礎(chǔ)設(shè)施

27、聯(lián)結(jié)用戶與輸電網(wǎng)，不僅需要確保配電網(wǎng)安全運(yùn)行，還將肩負(fù)使得用戶可以方便參與電力市場(chǎng)買賣電能、協(xié)調(diào)控制分布式發(fā)電的重任，成為市場(chǎng)的經(jīng)營者。主動(dòng)配電網(wǎng)的建設(shè)符合國家能源變革和配電網(wǎng)發(fā)展的建設(shè)方向，相關(guān)先進(jìn)技術(shù)在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用也將更具有應(yīng)用意義，相關(guān)裝備的研發(fā)將有廣闊的市場(chǎng)空間，也將促進(jìn)分布式電源和多樣化負(fù)荷的健康發(fā)展。參考文獻(xiàn)1于汀，劉廣一，蒲天嬌，等計(jì)及柔性負(fù)荷的主動(dòng)配電網(wǎng)多源協(xié)調(diào)優(yōu)化控制J電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（9）：95-100YU Ting，LIU Guangyi，PU Tianjiao，et alMultiple coordinated optimization control

28、of active distribution network considering flexible loadJAutomation of Electric Power Systems，2015，39（9）：95-1002尤毅，劉東，鐘清，等多時(shí)間尺度下基于主動(dòng)配電網(wǎng)的分布式電源協(xié)調(diào)控制J電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014， 38（9）：192-198YOU Yi，LIU Dong，ZHONG Qing，et alMulti-time scale coordinate control of distributed generators based on active distribution netw

29、orkJAutomation of ElectricPower Systems，2014，38（9）：192-1983陳飛，劉東，李慶生.主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)條件及運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)分析J.供用電，2015，32（9）：2-8.CHEN Fei，LIU Dong，LI Qingsheng.Analysis of construction conditions and key technologyes in active distribution betworkJ. Distribution Utilization，2015，32（9）：2-84趙波，王財(cái)勝，余文鵬，等主動(dòng)配電網(wǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展J.電力系統(tǒng)自

30、動(dòng)化，2014，38（18）：125-135ZHAO Bo，WANG Caisheng，YU Wenpeng，et al Present and future development trend of active distribution networkJAutomation of Electric Power Systems，2014，38（18）：125-1355杜紅衛(wèi)，魯文，趙浚婧，等城市配電網(wǎng)源網(wǎng)荷互動(dòng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)研究與應(yīng)用J供用電，2016，33（1）： 45-50DU Hongwei，LU Wen，ZHAO Junjing，et alResearch and applicatio

31、n of the“source-grid-load”interaction optimal dispatching technology in urban distributionnetworkJDistribution Utilization，2016，33（1）：45-506金勇，劉俊勇，魏震波，等特/超大型城市智能配電網(wǎng)調(diào)度高層應(yīng)用J供用電，2011，28（2）：18-22JIN Yong，LIU Junyong，WEI Zhenbo，et alAdvanced application of smart distribution automation in ultra/extra big

32、 citiesJDistribution Utilization，2011，28（2）： 18-227蒲天驕，劉克文，陳乃仕，等基于主動(dòng)配電網(wǎng)的城市能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（14）：3511-3521PU Tianjiao，LIU Kewen，CHEN Naishi，et al. Design of ADN based urban internet architecture and its technological issuesJProceedings of the CSEE，2015，35（14）：3511-35218范明天，張祖平，蘇傲雪，等主動(dòng)

33、配電系統(tǒng)可行技術(shù)的研究J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（22）： 12-18FAN Mingtian，ZHANG Zuping，SU Aoxue，et al Enabling technologies for active distribution systemsJ Proceedings of the CSEE，2013，33（22）：12-189劉貴，劉琦，趙景濤，等. 河北電力科技園光、儲(chǔ)、熱一體化示范工程J供用電，2015，32（1）：34-39 LIU Gui，LIU Qi，ZHAO Jingtao，et al. Integration demonstration project

34、 of light，storage，heat in Hebei electric power science and technology parkJ Distribution Utilization，2015，32（1）：34-3910陳飛，劉東，陳云輝主動(dòng)配電網(wǎng)電壓分層協(xié)調(diào)控制策略J電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（9）：61-67 CHEN Fei，LIU Dong，CHEN YunhuiHierarchicallydistributed voltage control strategy for active distribution networkJAutomation of Elect

35、ric Power Systems， 2015，39（9）：61-6711劉東，陳云輝，黃玉輝，等主動(dòng)配電網(wǎng)的分層能量管理與協(xié)調(diào)控制J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34（31）：5500-5506LIU Dong，CHEN Yunhui，HUANG Yuhui，et al Hierarchical energy management and coordination control of active distribution networkJProceedings of the CSEE，2014，34（31）：5500-550612劉一兵，吳文傳，張伯明，等基于混合整數(shù)二階錐規(guī)劃的主動(dòng)配電

36、網(wǎng)有功-無功協(xié)調(diào)多時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行J. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34（16）：2575-2583LIU Yibing，WU Wenchuan，ZHANG Boming，et alA mixed integer second-order cone programming based active and reactive power coordinated multi-period optimization for active distribution networkJProceedings of the CSEE，2014，34（16）：2575-258313尤毅，劉東，于文鵬，等主動(dòng)配電技

37、術(shù)及進(jìn)展J電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36（18）：10-16YOU Yi，LIU Dong，YU Wenpeng，et alTechnology and its trends of active distribution networkJ Automation of Electric Power Systems，2012，36（18）： 10-1614孫國萌，齊琛，韓蓓，等.交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究J.供用電，2016，33（8）：7-17.SUN Guomeng，QI Chen，HAN Bei，et al.Research of key technology of AC/DC h

38、ybrid distribution betwork planning and operationJ. Distribution Utilization， 2016，33（8）：7-17.15張學(xué)，裴瑋，鄧衛(wèi)，等.交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行模式和協(xié)調(diào)控制方法J.供用電，2016，33（8）：27-31，36. ZHANG Xue，PEI Wei，DENG Wei，et al.Operation mode and coordinated control method of AC/DC hybrid distribution networkJDistribution Utilization， 2016

39、，33（8）：27-31，36.16高賜威，董力，孫玲玲，等.售電側(cè)放開下的需求響應(yīng)J.供用電，2017，34（3）：21-25，37.GAO Ciwei，DONG Li，SUN Lingling，et al.Demand response under deregulation electric power retail marketJDistribution Utilization，2017，34（3）：21-25，37.收稿日期：2017-04-24；修回日期：2017-05-08作者簡(jiǎn)介：劉愛華（1978），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化。王雙虎（1981），男，碩士，高

40、級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕潆娮詣?dòng)化、主動(dòng)配電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)。梁順（1976），男，配電領(lǐng)域技術(shù)專家，主要研究方向?yàn)榕潆娦畔⒒妥詣?dòng)化。朱朝陽（1970），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕潆娦畔⒒湍茉椿ヂ?lián)網(wǎng)。張楠（1978），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芘潆娋W(wǎng)規(guī)劃及配電自動(dòng)化。Research and Application of Key Technology of Active Distribution Network in Industrial ParkLIU Aihua1，WANG Shuanghu1，LIANG Shun1，ZHU Chaoyang2，ZHANG Nan3（1. NARI Group Corporation（State Grid Electric Power Research Institute），Nanjing 211106，China；2. State Grid Suzhou Power Supply Company，Suzhou 215024，China；3. State Grid Liaoning Electric Power Supply Co.，Ltd.，