主動配電網(wǎng)是什么，與微電網(wǎng)有何不同？

現(xiàn)在國內(nèi)有一個很大的誤解，認為只要接入分布式電源(DG)就是主動配電網(wǎng)。其實并非如此，主動配電網(wǎng)與微網(wǎng)的運行狀態(tài)、控制模式、電網(wǎng)構成都有所不同。

我們現(xiàn)在有一些新的概念，Network Solution(網(wǎng)絡解決方案)和No-network Solution(非網(wǎng)絡解決方案)。

網(wǎng)絡解決方案是指調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設備。當負荷增長時需要進行網(wǎng)絡擴容，分布式發(fā)電大量接入電壓越限時就切除分布式電源。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡解決方法是昂貴的，且分布式電源接入容量較小。由于電力負荷增長率低，且配電網(wǎng)已經(jīng)沒有擴容的空間條件，這種傳統(tǒng)的解決方案已經(jīng)顯現(xiàn)出一些問題，目前發(fā)達國家和我國的一些地區(qū)不得不考慮采用更加智能化的應對方法。

非網(wǎng)絡解決方案是指不調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設備的解決方案，如通過發(fā)電調(diào)度、需求響應、無功功率管理的控制以及網(wǎng)絡重構等。包括創(chuàng)新的分布式運行，對需求側、主動負荷和分布式儲能設備的集成，應用信息通信技術等。

主動規(guī)劃即是在網(wǎng)絡解與非網(wǎng)絡解決方案之間權衡的平衡規(guī)劃。

主動控制

主動控制并不是新名詞。在配電自動化出現(xiàn)較早的國家(日本、美國)，早就使用自動化功能主動地切改網(wǎng)絡結構、控制潮流，以提高管理水平、降低損耗，而不僅僅用于故障定位。英國學者2005年研究了主動網(wǎng)絡管理方法，其本質(zhì)就是利用AVC和OLTC對電壓進行主動調(diào)整，從而增加網(wǎng)絡對分布式電源的接入容量。

意大利將全國負荷分為三部分，基荷、可調(diào)和可控制，對負荷實現(xiàn)了主動管理。意大利現(xiàn)在每個變電站標配1兆瓦儲能，是集中儲能模式。

主動配電網(wǎng)

CIGRE C6.11 在 2008年提出了主動配電網(wǎng)(ADNs)概念發(fā)展的報告。主動配電網(wǎng)是指在靈活的網(wǎng)絡結構下協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、主動負荷和儲能三者(定義為DERs)的運行。

lCIGRE C6.19 (2009-2014年)提出了主動配電系統(tǒng)(ADS)規(guī)劃與優(yōu)化的研究報告。ADS是基于ICT系統(tǒng)、智能控制裝置、成本效益模式的基礎上，充分利用現(xiàn)有資源(網(wǎng)絡、DG、儲能、主動負荷)，對網(wǎng)絡解(擴容)和非網(wǎng)絡解(主動控制)進行權衡，對分布式能源(DERs)各種系統(tǒng)組合，目的是最大可能地利用現(xiàn)有資產(chǎn)和基礎設施，滿足負荷的發(fā)展和分布式能源接入的需求，使設備比過去在更接近其物理極限條件下工作(以前是限制負載率)，所述的主動配電網(wǎng)(ADN)就變?yōu)锳DS。

日本、美國、英國都做了一些所謂的主動控制，最核心是在分布式發(fā)電、主動負荷、儲能三者綜合情況下有一個靈活的結構。

我從頭到尾參與CIGRE C6.19研究，提出主動控制系統(tǒng)必須基于ICT系統(tǒng)，兼顧成本效益，對網(wǎng)絡解和非網(wǎng)絡解進行權衡。

配電網(wǎng)規(guī)劃涉及的相關問題

配電網(wǎng)規(guī)劃涉及很多事情，要綜合考慮多種資源(上級網(wǎng)絡和分布式能源)的綜合利用，要把多種負荷類型(電、熱和冷)進行相互協(xié)調(diào)，要對多種網(wǎng)絡(電力網(wǎng)絡、通信網(wǎng)絡)的協(xié)調(diào)運行，要考慮不同利益相關者(配電企業(yè)，發(fā)電商，消費者、生產(chǎn)性消費者)的協(xié)同共贏問題。

意大利學者認為在規(guī)劃中考慮運行模式是一種哥白尼式的革命。現(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃要考慮運行模式，不再僅僅基于一個簡單運行狀態(tài)斷面(Snapshot)來表示發(fā)電和負荷;要用與時間相關的模型(time dependent model)，即要全面地考慮分布式電源與負荷的時變特征，要處理數(shù)據(jù)—采用AMR方法;要對負荷與發(fā)電的變化進行分類，抓取與規(guī)劃有關的運行方面的問題; 要判斷以不同時間間隔表示功率變化的典型“日模式”。

例如：對于新增變電站的規(guī)劃，采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資110萬歐元，而基于隨機潮流的規(guī)劃方法僅需要投資83.7萬歐元，相當于削減了24%的一次投資，差異較小，因為不確定性程度較低。

對于同期6個350kW快速充電站的規(guī)劃方案，其額外負荷為2MW，采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資212.8萬歐元，而基于隨機潮流的規(guī)劃方法僅需要投資101.7萬歐元，節(jié)約近50%，但是一些節(jié)點壓降大于10%的時間1年只有5秒。

ICT技術的應用

高級量測技術(AMI)、停電管理系統(tǒng)(OMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)。面臨的挑戰(zhàn)包括:體系結構的設計、互操作性、分布式控制、傳感技術、海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)模型等。

建議電力博士要學習和掌握ICT技術，電力博士生要深入學習通信網(wǎng)的知識，在規(guī)劃、可靠性、風險中應該有能力對電網(wǎng)、通信網(wǎng)進行協(xié)同?，F(xiàn)在智能電表有很多數(shù)據(jù)，在規(guī)劃時應采用一些來自智能電表中的實際數(shù)據(jù)。

總結

由于高滲透率DER的接入，未來輸配電網(wǎng)之間產(chǎn)生了雙向功率流、負荷與電源具有了雙重不確定性，客戶具有了消費者和生產(chǎn)者的雙重身份。

ADS通過使用靈活的網(wǎng)絡結構，具有了控制潮流方向可能性，使分布式能源(DERs)在一定的程度上可承擔系統(tǒng)輔助服務的責任。

對于網(wǎng)絡的擴展和改造而言，高級自動化和控制可以作為充分利用現(xiàn)有資產(chǎn)的一個有價值的選項，在配電業(yè)務中不再將配電的運行階段和規(guī)劃階段視為是不同的任務。

信息和通信技術(ICT)不再是對電力系統(tǒng)的一個簡單的添加，在規(guī)劃和可靠性研究以及風險分析中，需要對電力系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)的行為同時進行分析(協(xié)同仿真)。

智能電表及自動抄表(AMR)提供了大量的負荷分析和建模的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)是進行規(guī)劃的關鍵驅(qū)動因素，因為必須從在線測量獲取重要的信息，以及在實際規(guī)劃應用程序中必須直接使用原始數(shù)據(jù)。

ADS規(guī)劃需要客戶的日負荷曲線文件，需采用概率表征其行為的不確定性。

經(jīng)過多年的研究開發(fā)，規(guī)劃工具已經(jīng)做好轉移到規(guī)?；?a target="_blank">工業(yè)應用的程度。

盡管DER滲透率還將進一步提高，但隨著相關適用可行技術的進步，ADS不僅可起著配電各層級間的功率平衡作用，還起著與上級電網(wǎng)之間的雙向功率交換通道的作用，因此ADS將成為局部區(qū)域各種能源的交換中心。

在進行ADS的相關研究工作中，我國應該考慮我國配電網(wǎng)的具體發(fā)展階段，例如在網(wǎng)絡快速擴展的同時要處理高滲透率DER接入和提高設備智能化水平等問題。