浅谈多能协同的配电网供电恢复策略

文/邓春生（国网城步县供电分公司）

由于我国能源储藏和开采结构存在明显偏颇，使得能源供给一直是限制我国社会主义建设推进的关键因素，尤其是在环保工作开展力度不断加大的时代背景下，构建完善的、科学的多能互补能源综合利用体系，已经成为时代发展的必然要求。而配电网在我国电力系统中有非常重要的作用，并在工作过程中占主导地位，是电力系统高质量工作的基础保障。在实际工作中，电力系统中配电网供电的可靠性受到了极大的关注。本文中，在概述多能协同基础上，从多能协同角度出发，提出了适用于多能协同的配电网主动解列替代控制和协调控制策略，从而保障配电网供电恢复，促进我国电力行业正常运行。

一、配电网重要作用

配电网在保障电力输送稳定中发挥着重要作用，在电力系统中占据着重要的地位，是电力系统长期稳定供电的基础保障，配电网供电可靠性直接影响电力系统的高质量稳定供电，供电企业应该重视提升配电网供电的可靠性，确保满足当前电力系统的供电需求。同时，应该提升工作人员对配电网供电可靠性的重视程度，尽可能使其高质量地完成相关工作，根据实际情况科学地落实相关工作，真正提升工作质量及效率，使我国的电力系统长期稳定地为人们的工作、生活提供稳定的电力资源，进而促使我国电力行业的高质量发展，促进社会的进步。

配电网是电力系统重要组成部分，并在实际工作中发挥着重要的作用，因此在开展相关工作时，工作人员应该根据专业化的技术要求严格地落实相关工作，使配电网的供电工作稳定发展。与此同时，更加高效地提升我国配电网稳定供电的相关技术，为其在新时代的发展中更好地立足于社会奠定良好的基础。

二、多能互补能源综合利用

多能互补能源综合利用系统是相对于传统分布式的应用模式而言，具体是指将各种能源资源进行综合性输入，依照不同能源品位高低进行综合互补利用，并且依照设定的能量配合关系实现转换，以达到能源最佳利用效率的能源网络系统。多能互补的应用，能够通过多种资源组合模式在区域范围内建设一体化的集成功能基础社会实践，从而实现多能协同供应，提升能源综合梯级利用水平，为解决我国能源紧缺、结构不平衡现状提供具体操作路径。

在多能互补系统运行中，系统内部的协调优化对能源利用效率具有直接性影响，如基于产业园区为运行基础的，集成多元能源监控、能量管理、能效管控和需求侧效应等为一体的综合能源控制系统方案。在其方案所提出的综合能源控制体系中，以数据分析系统为基础，构建涵盖自动控制系统、监视平台、管理人员、控制机构为框架的分析系统，能够基于分析结果对系统运行的电、热、冷等系统进行调节分配，实现能源的高效分配。优化控制的具体方法以通过智能算法为运行基础，将运算得出结果与控制系统进行数据交互后，再实现对设备运行的具体优化，具有较高的运行效率。

三、配电网多能协同供电恢复应用重要性

配电网主动解列后，将形成以分布式电源供电为主，且能够安全运行的电力孤岛，减少故障对配电网的不利影响，并缩小停电范围，提高配电网的供电质量、供电安全性和可靠性。配电网主动解列是指在系统崩溃前，通过求解一组合理的解列点，将系统分解为若干独立运行的子系统，使系统失负荷量最小。

当前研究中，主要从主动解列模型及求解算法等方面提出了含有分布式电源的配电网供电恢复策略。但分布式电源存在不确定性以及易受外界环境影响等特点，其对电网供能恢复的作用有限。此外，配电网中部分负荷是以电力驱动的能量转换设备，其作用在于将电能转换成热、冷等多种形式的能源，在故障情况下该部分电负荷可转由相应子系统进行供给。

提升配电网的供能恢复能力，不仅要从配电网电源侧进行考虑，更要从配电网的多类型负荷的灵活性角度入手，通过调节配电网中能量转换设备等特殊的灵活性负荷，进一步挖掘配电网的潜在供电恢复能力。在多能耦合的能源互联网背景下，传统的配电网正在转变为以配电网为核心，融合电、气、热等多种能源网络构成的多能耦合能源系统。由于其具有灵活的运行方式和多能互补等特性，因此，一方面为配电网的主动解列提供了更为优质、合理的方案，另一方面也为配电网的安全控制提供了新机遇。

首先，相较于传统的主动解列策略，燃气轮机、热电联产机组等元件由于其具有良好的稳定性和可控性，对配电网支撑作用明显强于光伏、风电等传统的分布式电源，可通过定量增大耦合元件出力的方式为配电网主动解列提供更有力的电源支撑；其次，电力驱动的能量转换设备可通过降低功率或直接停止工作等方式减轻配电网负荷，缺失的热冷等能量支撑可由相应能源系统进行供给，从而减少配电网待恢复负荷量。综上，考虑多能互补效应后，故障情况下多能耦合的能源系统通过协调多类型能源的方式为配电网提供电源支撑，并通过转换热、冷等网络的能量供给方式削减配电网负荷，对提高系统故障恢复效果具有重要作用。

四、多能耦合能源系统控制策略

耦合元件作为多能耦合能源系统中重要的能量转换设备，可以将不同品位的能源紧密耦合，是实现多能耦合的关键。多能耦合能源系统中包含微型燃气轮机、热电联产机组、燃气锅炉和电锅炉等多种类型的耦合元件。各能源子系统间通过耦合元件紧密联系，构成多能耦合的能源网络，为配电网的故障恢复提供了新思路。考虑系统多能耦合效应，配电网主动解列后，能源网络的运行方式发生如下变化：（1）配电网以孤岛方式运行，各个孤岛由DG作为电源进行供电；（2）配电网中部分负荷转由非电子系统供给，实现电能转供；（3）燃气轮机、CHP机组等耦合元件可增大电出力，为配电网提供电源支撑，耦合元件作为多能耦合能源网络的重要组成部分，其运行方式直接影响到配电网的供能恢复效果。

（一）替代控制策略

替代控制策略是指利用多能耦合效应，将电锅炉等电供给型耦合元件所在节点负荷，转由相应能源子系统进行供能。在满足系统安全约束的前提下，通过增大燃气锅炉等非电型耦合元件或CHP机组等电获取型耦合元件的出力，来代替电锅炉等电供给型耦合元件的负荷，如利用燃气锅炉替代电锅炉为热力系统供电，使得天然气系统负荷增大，配电网负荷减少，从而实现替代配电网负荷的作用，减少配电网待恢复负荷，提升负荷恢复比例，改善配电网负荷恢复效果。

（二）协调控制策略

协调控制策略是指在满足网络安全约束前提下，通过增大燃气轮机、CHP机组等电获取型耦合元件的电出力，为配电网主动解列提供电源支撑。对于能源系统中可增发电功率的电获取型耦合元件，若负荷侧仅为电力负荷，则仅需在满足系统安全约束的前提下增加电出力；若负荷侧存在多类负荷（如：CHP机组等），在增加电出力的同时，非电子系统负荷侧的出力也随之增加，选择非电子系统中非电型耦合元件为平衡节点，用以平衡电获取型耦合元件增发功率。如增加CHP机组的电出力，CHP机组的热出力也随之增大，为满足热力系统安全运行约束，需减小燃气锅炉等非电型耦合元件的热出力。

上述两种控制策略分别从减少待恢复负荷量以及增大电源出力两方面为配电网主动解列提供有力支撑。若系统内不存在电供给型耦合元件，则采取协调控制策略；若系统内存在电供给型耦合元件，则优先采取替代控制策略，若系统仍有可增大电出力的耦合元件，则可继续采取协调控制策略。两种控制策略相结合，可充分发挥系统多能耦合效应，提高系统供能恢复水平，进而保证系统供能的安全性和可靠性。

五、结束语

综上所述，考虑系统多能协同效应后，通过协调多种形式的能源互补替代功能，充分挖掘多能耦合系统的供能潜力，有效提高了配电网的供能恢复量，相较于传统仅用分布式电源进行供电恢复，所提方法形成的孤岛开关动作次数更少，有利于故障消除后系统恢复正常运行状态。在配电网供电恢复过程中，为充分发挥系统多能协同效应，可根据系统结构选择对应的控制策略，若系统中存在电供给型耦合元件，则优先采用替代控制策略，然后再根据系统运行状态判断是否能够采用协调控制策略。