主動配電網(wǎng)促進分布式電源消納的需求

主動配電網(wǎng)促進分布式電源消納的需求摘要：分布式電源對配電網(wǎng)滲透率的提高，能夠改變配電網(wǎng)各節(jié)點的電壓分布、提高配電網(wǎng)的短路容量、增大繼電保護的復(fù)雜程度、同時也會影響配電網(wǎng)的供電可靠性。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的主要特征是就地消納間歇式能源，其本身不具備調(diào)節(jié)能力。這造成了傳統(tǒng)配電網(wǎng)無法對間歇式能源產(chǎn)生的多余電能進行消納。作為向未來電網(wǎng)轉(zhuǎn)型的一個重要部分，配電系統(tǒng)正在經(jīng)歷深刻的變化，主動配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。針對分布式能源接入配電網(wǎng)并網(wǎng)的一系列問題，主動配電網(wǎng)技術(shù)提出了合理的優(yōu)化方案，通過對通信、電力電子及自動化等技術(shù)的應(yīng)用，來實現(xiàn)對分布式電源的協(xié)調(diào)控制。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)被動消納方式相比，ADNs具有更強的調(diào)節(jié)能力，可將并入配電網(wǎng)的分布式電源通過柔性負荷和多層次電網(wǎng)進行充分消納，更大程度地保證供電系統(tǒng)的可靠性，提高電能質(zhì)量。因此，主動配電網(wǎng)對促進分布式電源消納的需求側(cè)管理與控制具有重要的研究價值和意義。關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng)；分布式；電源消納；需求1主動配電網(wǎng)分布式電源的概述1.1主動配電網(wǎng)對分布式能源的消納分析在進行主動配電網(wǎng)的建設(shè)工作時，需要對可再生能源參與電網(wǎng)潮流分配這一問題進行考慮，同時還要分析故障支持情況。這一過程中，為了提升間歇式可再生能源接入主動配電網(wǎng)后電網(wǎng)運行過程中的安全性、經(jīng)濟性效果，工作人員需要對可再生能源機組應(yīng)用過程中的出力狀況進行合理的配置。對于間歇式可再生能源而言，其在應(yīng)用的過程中會受到系統(tǒng)以及分布式機組的制約，因而工作人員需要對這一發(fā)電系統(tǒng)形式的設(shè)計進行重點研究，并且要對能源消納的模式進行具體分析。一般而言，能源在接入位置以及接入容量方面有著多樣性的特點，比如說可以把間歇式能源接入220V/380V配電網(wǎng)，也可以T接接入到380V母線上。在接入容量方面，可以達到60MW。對于間歇式可再生能源而言，其在接入主動配電網(wǎng)后相關(guān)電網(wǎng)的消納模式大多可以分為三種類型，點消納模式以及線消納模式、面消納模式。1.2主動配電網(wǎng)儲能配置研究在主動配電網(wǎng)中，不僅要配備相應(yīng)的間歇式可再生能源，同時還要配備分布式能源接入以及相應(yīng)的儲能配置。儲能配置的合理性對于提升整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定效果有著重要的作用，因而要對這一問題引起重視。在進行儲能容量的優(yōu)化配置過程中，要對區(qū)域歷史負荷特點進行全面的分析，并且主動配電網(wǎng)中的儲能配置大多是用來削峰填谷的，因而在配置過程中要從經(jīng)濟性的角度進行分析。1.3分布式電源的特點隨著新能源發(fā)電領(lǐng)域的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電等諸多的發(fā)電形式類廣泛的應(yīng)用在配電網(wǎng)當(dāng)中。這一期間，不同國家、不同地區(qū)對于這一新興的發(fā)電形式有了不同的稱謂，比如說“嵌入式發(fā)電形式〃以及“分布式發(fā)電形式”、“非集中式發(fā)電形式〃等等。對于這幾種不同的稱謂，現(xiàn)階段“分布式發(fā)電〃逐漸得到了學(xué)術(shù)界以及工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)人士的接受。因為不同國家有著不同的國情與電網(wǎng)特點，因而對于分布式發(fā)電的定義也不是完全相同的。但是，總體而言，分布式發(fā)電的裝機規(guī)模相對較小，并且發(fā)電功率主要在幾千瓦到幾十兆瓦不等，分布式發(fā)電主要連接在一些中低壓的配電網(wǎng)。對于主動配電網(wǎng)下的分布式可再生能源而言，其不僅能夠提供綠色清潔的能源，同時還具備為電網(wǎng)提供相應(yīng)的輔助服務(wù)等功能。比如說其具備無功功率補償功能以及電壓、頻率支撐功能，同時還可以進行諧波補償?shù)鹊?。對于DG的無功輸出來說，它和并網(wǎng)逆變器容量有著直接的關(guān)系。2主動配電網(wǎng)對分布式電源消納的研究現(xiàn)狀近年來，風(fēng)能、太陽能等分布式能源的并網(wǎng)運行改變了單一電源網(wǎng)絡(luò)供電的格局，使傳統(tǒng)電網(wǎng)逐漸向微電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)等方向轉(zhuǎn)變。我國學(xué)者對分布式電源配網(wǎng)規(guī)劃的研究起步較早，構(gòu)建出了不同類型的分布式發(fā)電模型，提出了應(yīng)用主動配電網(wǎng)解決DG高滲透率的相應(yīng)辦法。國內(nèi)各科研機構(gòu)對主動配電網(wǎng)相關(guān)理論的研究也已取得了一定的成果，部分成果還通過立項進行了工程示范實踐。如2012年"主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用”863計劃課題首次被提及，相關(guān)工程在廣東佛山三水已經(jīng)開始實施。該工程首次將分區(qū)控制策略投入到配電網(wǎng)的管理中，從而實現(xiàn)分布式可再生能源在多種工況下的消納與協(xié)調(diào)控制。2014年開始，北京、貴陽等相關(guān)研究機構(gòu)分別對“多源協(xié)同的主動配電網(wǎng)運行關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”組成專題進行研究實踐，通過對主動配電網(wǎng)的合理規(guī)劃，多級分層的源-網(wǎng)-荷協(xié)同控制變得越來越高效。3研究方法介紹由于DG并網(wǎng)后對電網(wǎng)的影響復(fù)雜，對主動配電網(wǎng)中分布式能源并網(wǎng)的研究本著兩個原則：一是滿足電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性要求。二是在滿足電網(wǎng)運行條件的基礎(chǔ)上，用最簡單的方法簡化計算量，進而求取最優(yōu)解。其一般過程為構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型構(gòu)造目標函數(shù)，在滿足約束條件的基礎(chǔ)上采用優(yōu)化算法求得最優(yōu)解?？傮w而言，分布式電源消納的研究方法可以按照構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、目標函數(shù)，采用先進的算法等角度進行分類。因為對主動配電網(wǎng)的研究還處于起步階段，本文重點介紹近年在研究領(lǐng)域取得的成果。3.1分布式能源分區(qū)消納該方法根據(jù)分段開關(guān)的實際位置將分布式能源劃分為若干個分區(qū)，按照分布式能源最大消納情況下成本最低的原則構(gòu)建目標函數(shù)并進行優(yōu)化。首先通過全局的優(yōu)化潮流計算優(yōu)化目標，然后將優(yōu)化目標分配給各個區(qū)域，在此基礎(chǔ)上根據(jù)饋線功率誤差指標(feedercontrolerror，F(xiàn)CE)計算的功率偏差總額，僅考慮自治區(qū)域局部的拓撲結(jié)構(gòu)關(guān)系，采用配網(wǎng)直流潮流運算，利用區(qū)域內(nèi)的分布式電源快速實現(xiàn)自治區(qū)域中FCE的分配和消納，最終實現(xiàn)FCE等于零，從而完成優(yōu)化目標。3.2基于1-9標度法的低碳優(yōu)化方法在對主動配電網(wǎng)的分布式電源消納方案進行有效評價時，在保證分布式電源發(fā)電的經(jīng)濟性和可靠性基礎(chǔ)上，考慮分布式電源的減排環(huán)保指標，構(gòu)建主動配電網(wǎng)低碳優(yōu)化目標函數(shù)模型。在對各指標權(quán)重進行標度時，考慮人為因素的影響，用1-9標度法進行一致性校驗形成判斷矩陣，產(chǎn)生將人為因素排除在外的權(quán)重系數(shù)。其次，為保證各項權(quán)重指標變化趨勢具有區(qū)分度，引入隸屬度函數(shù)的概念，對各指標值進行隸屬化，并與對應(yīng)的權(quán)重加權(quán)。應(yīng)用權(quán)重法來構(gòu)建低碳優(yōu)化目標函數(shù)為主動配電網(wǎng)中分布式能源的消納與控制提供了新的思路，但是對處理復(fù)雜多元化的電網(wǎng)問題時仍需配合其它特性參數(shù)開展深入研究。3.3基于時序特性的分析方法時序特性的分析方法主要適用光伏發(fā)電(photovoltaic，PV)、風(fēng)電等時序性較強的分布式電源。這些分布式電源具有隨機性和波動性，因此，季節(jié)變化、天氣改變以及時間等因素都是影響其出力的重要因素。時序分析法充分考慮了分布式光伏發(fā)電和負荷的時序特性，并應(yīng)用混沌思想和自適應(yīng)度調(diào)整的改進粒子群算法進行配電網(wǎng)計算，研究各項指標，包括削減分布式電源出力、調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器抽頭、無功補償?shù)戎鲃庸芾泶胧Ψ植际焦夥畲笙{量的影響。結(jié)論傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案，如變電站和線路的增設(shè)或擴建，已無法滿足面向所有替代方案的現(xiàn)代復(fù)雜ADN的需求，難以合理應(yīng)對發(fā)電和負荷的不確定性。目前，國內(nèi)對于主動配電網(wǎng)對促進分布式電源消納的需求側(cè)管理和控制研究雖取得了一定的成效，但對主動配電網(wǎng)的DG接入方案的優(yōu)化仍需深入，對多種不同種類分布式能源的并網(wǎng)問題仍需統(tǒng)籌規(guī)劃。同時，在需求側(cè)管理、需求響應(yīng)等方面研究應(yīng)用我國還處于起步階段，同樣有待進一步研究應(yīng)用以求真正達到主動配電網(wǎng)的源一網(wǎng)一荷協(xié)同優(yōu)化控制。參考文獻：劉東，張弘，王建春.主動配電網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述[J].電力工程技術(shù)，20