适应分布式电源接入的配电网主动管理与控制策略研究

帅晓华

摘 要：近年来，一些石化能源日渐枯竭，如煤、石油等，由此在世界范围内极易加剧能源危机。且化石燃料在燃烧过程中必然会产生不少温室气体和污染性气体，从而极易导致各种问题频繁发生，诸如全球变暖问题、气候异常问题以及严重的雾霾等，从而对生态环境造成严重的负面影响，威胁人类的生命健康。而正在蓬勃发展的中国还需要消耗大量的能源，当前必须面对能源稀缺、能源生产使用技术相对落后、环境质量不容乐观等问题。鉴于此，就需要致力于能源利用效率的显著提高，积极选择其他能源方式来辅助或替代化石能源。当前，国内外高度重视可再生能源分布式发电技术的应用，但是并网运行大量分布式电源极易引发各种问题，如注入电网电压出现偏移、电压的波动幅度较大、“闪变”等，不利于安全的运行电网，还会直接影响供电质量。基于此，有必要对主动配电网技术和控制策略进行详细的阐述，便于更好地应用大规模间歇式可再生能源和更好地解决电网兼容问题，实现对各种绿色能源的高效利用，并妥善解决相关问题，诸如能源结构等。

关键词：适应分布式电源接入;配电网;主动管理与控制;策略分析

中图分类号：TM728.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）09-0039-02

近年来，国家电力市场管制逐渐被解决，再加上环保呼声越来越高，在电力系统中，分布式电源获得广泛应用。当前，我国电网所设置的分布式电源共计3436万kw，再加上一些利好政策的相继出台，由此能够更好地应用分布式光伏[1]。在分布式光伏发电大量接入以后，传统模式下的辐射状无源配电网能够转变成一个充满小型电源的有源网络，通过并网运行极易造成各种问题，由此会直接降低电网供电质量，还会影响到安全运行。之前，对配电网所采取的电力调度、电力管理模式相对比较简单，在组装配电线路的过程中，施工技术人员大多先安装保护监测设备，这样就很难有效满足分布式电源、用户自建电源的大量发展需求，且低压电网与用户距离不远，新增电源的出现极易埋下各种安全隐患。

当前，电网特别是配电网中存在许多问题，诸如自动化技术偏低、一次网架相对薄弱等，由此无法充分实现可再生能源的高度渗透，也不能对能源结构进行全面优化与调整。所以，采用分布式发电来缓解这些问题。这种发电模式属于一种新型能源开发利用方法，通常包含诸多内容，如太阳能发电设备系统、风力发电系统、小水电等，这些能源一般所具备的发电规模较小，大多低于50MW以下，且与用户十分接近。可根据实际情况向附近负荷供电，或者向电网输出电能。其相比于传统集中式供电，存在诸多优点。

1 为配电网组装分布式电源

电压上升效应在一定程度上会对DG接入电网造成严重限制，为更好地分析其造成的具体影响，就需要利用简单地配电系统，如图1所示。该设备系统能够正确连接有载调压变压器T1，母线1利用架空线、母线可连接负荷、无功补偿设备与发电机，其负荷主要分为有无功（QL）和功（PL），发电机也包括无功功率（QG）、有功功率（PG）和无功补偿装置的功率[2]。

在确定无源配电网时，需要事先分析最坏状况，然后制定有效的解决方法。一般在发电量最大、负载最小的情况下，才会出现电压上升最大值。同时，网络阻挡Z中的电阻R，是决定最大允许并网发电容量的一个重要参数。假定功率的因数是1，电阻X无需考虑，为致力于网络阻抗的显著降低与电压升降的减小，可以通过积极的建设网络来实现。

2 配电网主动管理控制策略

在电力系统汇总中DG的渗透率，在今后几年中预计会出现大幅度的增长。为经济有效的实现并网运行，就需要从根本上改变配电网多个方面的内容，如控制、运行、规划等。随着DG的出现，可促使配电网从原来的被动电网升级成主动电网，通常被动电网表现为单向，输电网电压高的一端会主动流向电压低的负荷端;主动电网则相反，是由输电网电压低的一端主动流向电压高的一端。在国际大电网会议上，国网公司在提出主动配电网技术的基础上对其他智能化领域技术的创新、管理进行了深入的探索，这对于促进分布式电源接入能力的显著提高至关重要。

配电网主动管理技术在一定程度上能够实现对配电网二次系统参数的实时测量，然后一边实时监控配电网设备，具体措施通常涉及主动电压控制与潮流管理、主动故障维护等级管理等，这对于平衡发电、负荷和辅助服务至关重要[3]。

2.1 对有功输出采取降低处理

采取这项措施能够有效维护电压安全，主要是正确采用约束分布式发电实现有功输出，以此能够有效限制电压上升。由于在极少数情况下会同时出现最大输出功率、最小负荷的情况，因此能够约束功率输出的时间较短。如果被那些容量比较大的发电厂移植到系统中，这种方式相对经济、可靠，在约束作用之外的时间，利用较高的输出功率能够有效补偿因发电削减所造成的暂时性影响，约束作用时间通常会对应低负荷，因此电价估计会更低。

2.2 无功管理

在那些相对薄弱的电网中，为促进并网容量的增加与电压上升效应的有效限制，可以充分利用无功补偿。

2.3 协调电压控制

利用主动调节有载调压变压器分接开关，可以稳定地维持配电网在一定范围内，且有助于增加分布式发电并网容量。利用有載调压变压器房对电压进行科学的调节。

3 应用对比分析

近年来，随着我国社会经济的发展与科技水平的提高，人们越来越依赖电力能源，而智能电网的提出、建设，可以帮助人们更好地解决能源短缺、环境污染问题，也能够创造一个前所未有的机遇来促进可再生能源的发展。当前，关于分布式电源尚未统一定义，一般认为是在一定地域范围内多个甚至多种形式的发电设备共同发电，确保用户的用电要求能够获得充分满足的电源。在实际规划与设计过程中，可将分布式电源在负荷处附近安装而无需连接电网，且该电源能够为任意规模、能源种类的用户发电设备所使用。

在配电网主动管理过程中，通过上述控制策略的实施，方便对不同电源装机容量进行科学的对比与分析，如年发电量、取得的收益变化等。当前，主要分析上述三种主动管理控制策略的实际应用情况[4]。

3.1 削减有功输出

在发电机接入R/X比值较高的弱电网中，这种策略具有很高的适用性，若允许并网存在较大容量，削减发电机输出功率在有限时间内的经济性会更高，且在网络建设过程中可以极大地节省投资成本。这种策略在风力发电中的应用更具实用性，究其原因在于，高发电、低负荷会同时出现，为此需要适当地削减输出功率。

3.2 无功管理

通过消耗无功功率，能够对电压上升效应进行强有力的控制。特别是在分布式发电弱网架中，基于此可将一些无功补偿设备安装在连接处，诸如静止无功补偿器等。但是，截至目前，还没有人将无功管理视为是一种增加分布式发电穿透功率的重要方式，无功管理的潜在优势可以充分借助优化潮流的方式。

3.3 区域有载调压变压器的电压协调控制

在配电网中为增加风力发电的并网容量，就可以积极地运用协调电压控制策略。当前，控制配电网电压的一种主要方式在于利用有载调压变压器。当前，所制定的电压控制方案，在控制电压水平时，主要立足于简单的恒电压策略或者结合线路实际负载来实现。而这些电压控制方案主要是一种无源电网设计，是严格意义上的单向潮流。在那些多向潮流的有源配电网中，这种接近控制的电压方案不仅存在明显缺陷，还会对配电网本身的容纳能力、开放程度造成严重影响，由此不利于允许并网容量的显著提升。基于此，在既定范围内为维持区域电网的电压水平，具体在控制时可以利用区域有载调压变压器来实现[5]。

4 结语

综上所述，在那些存在分布式电源的配电网智能化建设过程中，存在许多许多问题亟待解决。文章对配电网主动管理概念进行了深入、系统的介绍，对当前所具有的一些重要控制策略进行了深度的剖析，方便电力管理者、供电用户、系统运行人员，帮助各个能源供应商找到彼此之间所存在的平衡点。从而能够创造一个良好的条件来建立更好的配电网，为其开放性、公平性以及绿色性提供充足的保障。配电网主动管理在一定程度上能够帮助电网提高对绿色能源的兼容性，实现对现有资产的充分利用，这也代表了今后智能配电网的重要发展趋势。

参考文献

[1] 肖蕙蕙，申丹伟，蒋东荣，等.P/Q控制策略下的分布式电源自适应距离整定新方法[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2015（4）：86-90.

[2] 杨梅，周喜超.适应分布式电源接入的配电网主动管理技术研究[J].电子世界，2014（9）：50.

[3] 乐健，周谦，王曹，等.基于分布式协同的配电网电压和功率优化控制方法研究[J].中国电机工程学报，2020，40（4）：1249-1257.

[4] 潘俊东，李志勇，王思君，等.自適应灵敏度的配电网分布式电源无功控制[J].电力系统及其自动化学报，2018，30（6）：127-133.

[5] 国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司.适应分布式电源接入的配电网线路自动重合闸控制方法[P].中国，201911018882.3，2019-12-13.