主动配电网促进分布式电源消纳的需求侧管理与控制综述

于大为

摘 要：主动配电网中促进分布式电源消纳的需求侧管理与控制，主要是保证分布式电源接入配电网系统过程中供电的可靠性和经济性。在分布式电源并网时，不仅需要根据经济性和可靠性原则构建不同的数学模型和算法，还需要针对各种不同种类的分布式电源进行差异性的系统计算分析。结合当前主动配电网的研究现状，文章介绍了主动配电网中分布式能源消纳的分析研究方法。

关键词：主动配电网；分布式能源；经济性；可靠性

中图分类号：TM712 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0136-02

Abstract： The demand-side management and control to promote the absorption of distributed power in active distribution network is mainly to ensure the reliability and economy of power supply in the process of the distributed power supply connected to the distribution network system. When the distributed power is connected to the grid， it is necessary not only to construct different mathematical models and algorithms according to the principles of economy and reliability， but also to analyze the difference of system calculation for different kinds of distributed power supply. Based on the current research situation of active distribution network， this paper introduces the analysis and research method of distributed energy consumption in active distribution network.

Keywords： active distribution network； distributed energy； economy； reliability

1 概述

分布式電源（distributed generation，DG）对配电网渗透率的提高，能够改变配电网各节点的电压分布、提高配电网的短路容量、增大继电保护的复杂程度、同时也会影响配电网的供电可靠性。传统配电网的主要特征是就地消纳间歇式能源，其本身不具备调节能力。这造成了传统配电网无法对间歇式能源产生的多余电能进行消纳。作为向未来电网转型的一个重要部分，配电系统正在经历深刻的变化，主动配电网（active distribution network，ADNs）技术应运而生。针对分布式能源接入配电网并网的一系列问题，主动配电网技术提出了合理的优化方案，通过对通信、电力电子及自动化等技术的应用，来实现对分布式电源的协调控制。与传统配电网被动消纳方式相比，ADNs具有更强的调节能力，可将并入配电网的分布式电源通过柔性负荷和多层次电网进行充分消纳，更大程度地保证供电系统的可靠性，提高电能质量。因此，主动配电网对促进分布式电源消纳的需求侧管理与控制具有重要的研究价值和意义。

2 主动配电网对分布式电源消纳的研究现状

近年来，风能、太阳能等分布式能源的并网运行改变了单一电源网络供电的格局，使传统电网逐渐向微电网、主动配电网等方向转变。我国学者对分布式电源配网规划的研究起步较早，构建出了不同类型的分布式发电模型，提出了应用主动配电网解决DG高渗透率的相应办法。国内各科研机构对主动配电网相关理论的研究也已取得了一定的成果，部分成果还通过立项进行了工程示范实践。如2012年“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”863计划课题首次被提及，相关工程在广东佛山三水已经开始实施。该工程首次将分区控制策略投入到配电网的管理中，从而实现分布式可再生能源在多种工况下的消纳与协调控制。2014年开始，北京、贵阳等相关研究机构分别对“多源协同的主动配电网运行关键技术研究及示 范”组成专题进行研究实践，通过对主动配电网的合理规划，多级分层的源-网-荷协同控制变得越来越高效。

3 研究方法介绍

由于DG并网后对电网的影响复杂，对主动配电网中分布式能源并网的研究本着两个原则：一是满足电网运行的经济性和可靠性要求。二是在满足电网运行条件的基础上，用最简单的方法简化计算量，进而求取最优解。其一般过程为构建数学模型，根据数学模型构造目标函数，在满足约束条件的基础上采用优化算法求得最优解。总体而言，分布式电源消纳的研究方法可以按照构建数学模型、目标函数，采用先进的算法等角度进行分类。因为对主动配电网的研究还处于起步阶段，本文重点介绍近年在研究领域取得的成果。

3.1 分布式能源分区消纳

该方法根据分段开关的实际位置将分布式能源划分为若干个分区，按照分布式能源最大消纳情况下成本最低的原则构建目标函数并进行优化。首先通过全局的优化潮流计算优化目标，然后将优化目标分配给各个区域，在此基础上根据馈线功率误差指标（feeder control error，FCE）计算的功率偏差总额，仅考虑自治区域局部的拓扑结构关系，采用配网直流潮流运算，利用区域内的分布式电源快速实现自治区域中FCE的分配和消纳，最终实现FCE等于零，从而完成优化目标。endprint

3.2 基于1-9标度法的低碳优化方法

在对主动配电网的分布式电源消纳方案进行有效评价时，在保证分布式电源发电的经济性和可靠性基础上，考虑分布式电源的减排环保指标，构建主动配电网低碳优化目标函数模型。在对各指标权重进行标度时，考虑人为因素的影响，用1-9标度法进行一致性校验形成判断矩阵，产生将人为因素排除在外的权重系数。其次，为保证各项权重指标变化趋势具有区分度，引入隶属度函数的概念，对各指标值进行隶属化，并与对应的权重加权。应用权重法来构建低碳优化目标函数为主动配电网中分布式能源的消纳与控制提供了新的思路，但是对处理复杂多元化的电网问题时仍需配合其他特性参数开展深入研究。

3.3 基于时序特性的分析方法

时序特性的分析方法主要适用光伏发电（photo voltaic，PV）、风电等时序性较强的分布式电源。这些分布式电源具有随机性和波动性，因此，季节变化、天气改变以及時间等因素都是影响其出力的重要因素。时序分析法充分考虑了分布式光伏发电和负荷的时序特性，并应用混沌思想和自适应度调整的改进粒子群算法进行配电网计算，研究各项指标，包括削减分布式电源出力、调节有载调压变压器抽头、无功补偿等主动管理措施对分布式光伏最大消纳量的影响。

4 结束语

目前，随着可再生能源发电资源日益普及，应用主动配电网解决分布式能源并网问题已成为实现电力系统可持续性和能源供应安全的重要途径。由于利用风力发电（WT），光伏（PV）等可再生能源发电装置具备减少电力损失和温室气体排放，灵活调节电压，削减峰值负荷，提高电能质量和供电可靠性等优点已成为配电网发展的必然趋势。然而，分布式能源的广泛普及大大增加了配电网安全和经济运行的风险，这使得进行合理规划比以往任何时候都更具挑战性。传统的配电网规划方案，如变电站和线路的增设或扩建，已无法满足面向所有替代方案的现代复杂ADN的需求，难以合理应对发电和负荷的不确定性。目前，国内对于主动配电网对促进分布式电源消纳的需求侧管理和控制研究虽取得了一定的成效，但对主动配电网的DG接入方案的优化仍需深入，对多种不同种类分布式能源的并网问题仍需统筹规划。同时，在需求侧管理、需求响应等方面研究应用我国还处于起步阶段，同样有待进一步研究应用以求真正达到主动配电网的源-网-荷协同优化控制。

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