主动配电系统可行技术探讨

徐东华 谢凯 张庆龙 鲍大明

摘 要： 传统配电网的规划设计方法和运行控制模式无法适应高渗透率分布式能源（DER）的接入。基于信息与通信技术及高级量测设备的主动配电网（ADN）为高渗透率DER的接入提供了一种解决方案。文章介绍了ADN的基本概念、相关的研究动态，围绕主动配电系统的可行技术进行简要探讨。

关键词： 电力系统；主动配电网；可行性

主动配电系统（ADN）可以彻底满足高渗透率分布式能源对电力系统越来越高的要求，作为未来电网的发展部分，主动配电系统能够有效简化配电网的规划和控制，而使用主动配电系统的电网也能够有效保障电力网络的安全性和可靠性。

1、主动配电网的定义和概念

主动配电网（ADN）是充分利用网络拓扑结构来对配电网进行管理，进而能够对局部的DER进行主动控制和管理的配电系统。DER在监管环境允许的情况下，按照接人协议的要求，能够实现对系统的全面支持。分布式能源（DER）主要则是由分布式储能（EES）、分布式发电（DG）和可控负荷（RL）等构成 的，其中负荷既有发电属性，同时又有消费属性，这种双重性导致其也是DER的组成部分。

2010年，国际上基于 CIGREC6.11的定義对 AND进行了阐释，其中文名称则为“主动配电网”。目前，全球范围内的电力供应商多采用传统的方式来进行管理，并没有形成有效的激励机制，同时也受到监管环境的制约和影响，导致 AND的发展非常缓慢，仍有很多问题亟待解决。

2、配电系统的DER接入技术研究

2.1 配电网规划方法研究

传统配电网从规划的角度进行分析，其网络结构相对更为固定，是根据负荷预测值确定最大容量裕度，确保配电网的最低运行条件，在设计初始阶段将潜在问题排除，因而传统配电网相对更为简单。ADN负荷预测结果的值在判断上需要考虑到两个因素，需求侧响应和 DG。此外，在设计的过程中会考虑到 DER主动管理模式对整体或局域电力网络所造成的影响。可见，相较于传统配电网采用 AND规划的方法要更为复杂。

2.2 配电网运行技术研究

电力设备都有额定工作电压，因而需要在电压范围内来运行，电压质量与无功电压控制之间的关系非常紧密。对于无源的传统配电网，其无功电压控制模式 比较容易。在配 电网中接入DER后，由于DER所存在的随机性、间歇性、非线性等特点，导致配电网无功电压控制模式相较于传统配电网要复杂的多，在 DER的影响下还会出现有功潮流反向、无功潮流不确定性等。此外，接入 DER还可能会发生暂态电压变化，由风电机组引发的电压畸变、闪变、保护误动等一系列问题，进而对配电质量造成影响。

2.3 短路电流和设备选型研究

任意一个存在电源的电力系统都存在短路电流，因而为了能够使DG顺利接入，确保遮断容量不超标，必须要对原有开关进行更换，甚至对原有电力设备进行更换，进而导致运行成本的增加。同时，对于同一个变电站，DG的接入并不是只有一个点，在多点接入时，某一点附近同一电压层级节点的短路电流会发生超标的现象，这时也需要对设备进行更换，大量的DG接入点会造成供电区域的网络饱和，导致后续 DG接入受限。

3、主动配电系统的可行技术

3.1通信技术

现阶段全球使用的通信技术主要分为无线通信技术和有线通信技术，尽管各个公司所使用的通信技术千差万别，但是能够看出几乎没有公司会采用 DER 遥控通讯，能够对低压网络进行控制的公司更是少之又少，而在配电系统中，主要采用信息和通讯技术设备即 ICT 技术进行主动管控，事实证明，在使用 ICT 技术之后，配电系统无论是在安全性、稳定性还是可靠性上均获得了不同程度的提升，不仅如此，ICT 技术还能够全面提升配电系统的效率已经平衡频率，与此同时能够控制和调节整个配电系统的电压与潮流，由此我们可以看出，ICT 技术可以被看作是主动配电系统中的可行技术，在ICT 技术下的主动控制除了能够通过集中控制和组合控制之外，还能够以点对点的控制模式达到这一目的。

3.2 电子设备

当然，除了最主要的通信技术之外，现阶段的主动配电系统中的可行技术还包括三个方面，分别是硬件设备、监测控制以及网络运行，其中的电力电子设备也就是智能电子设备、通信媒介设备、分布式储能、电池能量管理等等均可以实现对分布式发电以及可控电荷进行主动控制和调节，同时完成分布式能源接入的转换，谐波补偿、无功补偿等等，平衡发电以及负荷可以采用可控储能，而DER以及优化运行负荷则能够保障回报率最大化。

3.3 ICT 技术

电力系统中所有信息的运算、处理以及分配和存储等功能都需要依靠ICT 技术才能够得以实现，除此之外，可控设备与控制单元之间进行传送信息包括控制发电与负荷、合理预测发电以及电价，甚至是电力体统的网络重构和助攻补偿等等都有赖于 ICT 技术得以实现，由此可见主动配电系统的可行技术还应该包括ICT 技术。

3.4监测预测

所谓的监测和预测，其实就是为了能够有效保障电力系统能够安全稳定的运行，而全面检测各种网络参数，真实的电力系统运行情况并且对电价与发电、峰值电流与负荷以及峰值电压等数据信息进行合理的预测，因此我们也将监测和预测归纳为主动配电系统的可行技术领域当中。

3.5运行控制

分布式控制和需求侧管理是现阶段配电网管理系统的主要管理模式，而运行和控制其实就是指微电网或是馈线能够在孤岛运行条件下进行管控，除此以外，潮流管理、自动电压控制、动态线路荷载水平等也都是运行和控制的涉及范围。

3.6规划设计

主动配电系统要求在进行配电网规划设计时需要充分考虑在实际运行状况中存在的各种不确定因素，特别是在面对解决高渗透率分布式能源接入问题时，需要进行充分的考量，而不是将其简单看作是新能源形式接入和一种储能设备，这也是主动配电系统与传统被动配电系统相区别的地方。

4、结束语

文章以DER的接入为着眼点简述了AND的概念，指出AND在平衡配电层级功率和平衡配电层级与上级电网之间都是可以提供局部区域能源交换的设施。在高渗透率DER接入的情况下，会在输电网与配电网之间形成双向功率流，同时造成电源和负荷都具有了双重不确定性，因而为了使配电网系统的安全性与稳定性得到保障，必须要依托于现有技术来对电网进行改进，引进更加领先的设备，加强对ADS技术的研发。我国在对ADS的研究过程中，需要结合我国电力网络的实际需求与可行性，如在对高渗透率DER接入的研究中不能忽视可行的配电网络扩展模式，促使我国电力系统配电网的效率得到大幅提升。

参考文献

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[2] 范明天，张祖平. 主动配电系统可行技术的探讨[J].供用电，2014，1：22-27.

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