主动配电网与微电网发展趋势研究

覃杨 何菊

（1.贵州电网有限责任公司铜仁供电局，贵州 铜仁 554300；2.贵州省铜仁兴铜电力有限责任公司，贵州 铜仁 554300）

摘 要：本文通过对主动配电网与微电网的概念及优势进行总结，综合介绍了微电网网群集中式、集中-分散式以及分布式等控制方式，最后总结出主动配电网以及微电网的发展趋势以及发展前景。

关键词：主动配电网；微电网；发展趋势

中图分类号：TM73 文献标识码：A

配电系统是紧随输电系统向用户配送电能的系统。在传统模式中，配电网络是一种被动的配电网络，其具有一处断电则多处停电以及对城市用电高峰处理能力不佳等缺点。而主动配电网具备综合控制多种分布式能源能力，是一种智能配电网技术发展到高级阶段的技术，其中分布式能源包括分布式电源、柔性负载以及储能模块等。而微电网是连接主动配电网与分布式电源之间的纽带，其将各个分布式电源结合起来形成一个小型配电网络，同时微电网挂载在主动配电网络中，从而使得主动配电网络不必协调众多的分布式电源。在主动配电网概念提出后，并没有立即得到业内的足够重视和发展，因为当时电网中分布式电源数量不多，管理难度较小，传统配电网络可以满足配电要求。可是随着电网中新能源发电、储能模块等分布式电源的增多，主动配电网络以及微电网技术应用范围逐渐扩大，因此得到快速发展，目前我国正处于该技术的定点试验阶段并逐渐走向成熟。

一、主动配电网与微电网的概念和优势

主动配电网络是一种具备综合控制协调多种分布电源能力的智能配电网络，其能够自主协调控制间歇式新能源与储能装置等分布式发电单元，积极消纳可再生能源并确保网络的安全经济运行。随着目前分布式电源的增多，主动配电网的优势逐渐显现。微电网是主动配电网和分布式电源之间的纽带，是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统，可最大限度地发挥发电装置的作用，并降低分布式电源的存在对配电网的不良影响。

二、主动配电网中微电网网群的控制方式

主动配电网中的微电网群的不断增加将会改变配电网的整体结构，其中主动配电网中的微电网群的控制方式是促进其稳定运行的研究重点。现阶段研究的主要方案为主动配电网中微电网网群的控制技术，其中包括集中式控制、集中-分散式控制、分布式控制，为微电网群的协调控制等技术路线。

1 集中式控制

在此控制方案中，主动配电网具有全部的控制权，微电网发电计划、能量输出等都可以由主动配电网直接控制。同时主动配电网可以采取各种灵活多变的控制手段对微电网群进行控制。这种控制方案的优点是可以实现主动配电网对各个微电网的协调调度，其缺点是在控制过程中数据信息量、运算量、通信流量都相对较大，这将对控制中心的计算能力提出了更高的要求，并且这种控制方案的兼容性和扩展性都不易实现。

2 集中-分散式控制

在这种控制方案中共有两个控制中心——微电网控制中心和主动配电网控制中心，即主动配电网控制中心将一部分控制功能下移到各个微电网控制中心。各微电网控制中心会独立地对各个微电网子系统进行控制，并将各个子系统的运行状态参数发送给主动配电网控制中心，接着主动配电网控制中心会综合各个微电网子系统的运行状态后，再将整体的配电任务拆解成各个子任务分配给各微电网控制中心。通常，各微电网控制中心的任务有风光发电预测、负荷预测，调控可控电源和主动负荷等。这种控制方式的优点为在实际控制过程中数据信息量、运算量、通信流量相比集中式控制较小，并且其控制的实时性和系统的扩展性较强。

3 分布式控制

在这种控制方案中，各个微电网群控制中心对子系统进行控制不再依赖于主动配电网控制中心所提供的的微电网群的全局参数信息，而是只需要本子系统和与之相邻子系统的参数信息从而达到微电网控制中心协同运行的要求。这种控制方案的优点是控制灵活效率高，但同时对微电网控制中心的计算能力提出了更高的要求。

三、主动配电网与微电网技术发展现状与问题

主动配电网是电力体制改革提出的“提高电力能源利用效率”理念的重要内容，但自实施该理念以来，在国内各地区厂房园区内的应用发展并不理想。针对新开发的大用户施行微电网技术进行配电网接入，对旧电网用户影响较小，相对容易。但在旧区内进行配电网网络系统再建过程中，引入微电网技术阻力较大。现阶段，主动配电网中施行微电网技术对整个供电网络进行控制的方案已经初步形成，包括集中式、集中-分散式、分布式三种，其中分布式电源控制的发展较为成熟，但仍需要不断探索。另一方面，微电网技术与主动配电网控制的进一步融合仍需要实践研究，逐步降低中低压配电网网损，以提高配电网电压质量和稳定性。

四、主动配电网与微电网发展前景分析

微电网技术作为整合分布式电源、储能装置与配电装置负荷的重要纽带，接入主动配电网络的方式对提高主动配电网性能具有重要作用。

1 根据分布式电源特点进行整合，提高主动配电网利用效率。

通过对不同种类分布式电源的整合，可以有效解决微电网的扩展和兼容问题，实现能源柔性消纳。将微电网系统内部电源控制系统与储能装置相协调，可保障用户用电的稳定性，并适时将余电输送到主流电网，实现能源的有效利用，提高主动配电网的利用效率。

2 增强与主动配电网接口处的电压可控性，稳定配电网电压和质量。

借助微电网技术，使平衡分布式电源功率对电压的影响較小，稳定分布式电源随机波动性、分散性造成的电压质量波动，提高主动配电网的电压可控性，并且应用平滑切换技术可进一步消弱直接接入分布式电源对配电网电压质量的不良影响。

3 避免长距离输电，降低配电网网损。

分布式电源与微电网技术结合，实现了就地为负荷供电，消除了长距离输电对配电网的网损。并且微电网技术以单点接入的方式，可实现分布式电源与主动配电网之间的直接接合，协调控制储能装置，达到潮流调控的目的；同时达到能源柔性消纳的目标，降低整个配电网的网损。

4 通过微电网灵活切换运行方式，提高主动配电网故障恢复能力。

利用微电网并网运行的主动配电网，在发生故障时可通过将微电网电源控制切换为孤岛运行，保证分布式电源不间断供电，保证了用户供电稳定性。另外，提高配电网络重构速度，保证微电网群间的信息联系，避免电网故障而导致大面积断电，提高主动配电网的供电可靠性。微电网接入后的整个配电网络的效益明显提高，对其综合效益情况总结如下，见表1。

五、主动配电网与智能家庭的有效融合

1 智能家庭电网概况

智能家庭是指利用网络技术与信息技术来监控各种用电设备，并完成与外界联系的家庭住宅。我国智能家庭在发展初期并不顺利，但仍将是未来家庭住宅发展的一大趋势。目前我国智能家庭电网的发展主要包括智能化监控管理、智能电器、智能电表等三个方面。

智能化监控管理系统，以物联网技术为基础，以RFID技术为主要手段，对物品及相关信息进行互联共享。通过网络、电话、短信等方式与智能家电进行远程通话，及时了解家庭电器的运行状态。另外还能够及时获得家電维修服务网络的主动检测，保证运行过程中家用电器的最佳状态。例如，海尔U-home智能家居平台，目前已在青岛东城国际、呼和浩特东岸国际、济南全运村等多个小区内投入应用。将物联网与智能家居系统相互融合，已经成为未来住宅发展的重要方向。

智能电表是家庭用电的“大管家”。可以将太阳能、风能等产生的电流直接并入到家庭电网或接入大电网，实现对电能的充分利用；智能电表通过设定数据，自动调节家用电器在不同时段的运行状态。“智能电表大管家”的主要优势在于：节省电费开支，避免欠费停电，消费自主透明，有效防止电表故障等。智能电表能够自主帮助用户利用峰、谷电价差异，灵活制定用电方案；智能电表所配置的信息远程传送功能，可以帮助电工人员实时监控电表工作状态，及时发现并排除电表故障，避免给用户带来损失。据调查数据统计，未来3年内成都家庭智能电表改造率可能达100%，城市住宅小区内有望全部换用智能电表。

智能电器，主要指低碳节能型、符合智能电网管理需求的家用电器。家电技术发展面临的重要课题主要是在现有基础上完善功能、简化操作、实现智能化控制。智能电器从节能高效出发，通过电价数据设定自动实现分时工作，降低对总输电网的干扰。以海尔U-home为例，其与中国电力科学研究院联手制定的智能电器标准，将为“智能电网”时代各大型家用电器生产企业提供参考依据。海尔U-home以“海尔智能家电系统”为载体，借助无线网络，实现智能家居系统与用户智能手机等设备的互联，通过网络管理完成数字信息的共享。

2 智能家庭电网参与主动配电系统

将智能家庭与电网进行统合，构建智能家庭电网的主要有两个方面：智能用电和智能监控管理。智能用电主要指通过宽带通信、光纤通信技术，通过配置智能终端，组建家庭局域网，实现用户与电网互动，以降低电网的运营成本。智能用电系统的投入使用，可以帮助居民用电更加节能，并享受智能电网带来的各种服务，包括智能用电服务平台、智能电表、智能电器等。智能监控管理系统指利用物联网实现家电等各种家庭终端的连接，通过多媒体设备实现信息的随时交换和远程控制。智能监控管理是智能家庭电网服务借助无线通讯技术对水、电、天然气等进行数据监控，利用智能插座对空调、冰箱、电饭煲等家用电器的用电数据进行的采集和控制。通过电脑、手机等各种智能终端设备对家庭内各种能源的使用进行管理。随时监控家中单个电器的用电、总体的用电情况和随时的费用清单，并通过数据分析，给用户提出合理的用电、节电建议，并根据现代住宅的实际需求，为居民提供阶梯电价或分时电价等新型功能，用户可以根据用电政策随时启用这些功能。

参考文献

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