主動配電網(wǎng)的能源管控研究與分析

宋康

摘 要：近幾年國家針對能源方面出臺了一系列政策，分布式間歇性電源不斷融入電網(wǎng)，這給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，在能源的管理和控制上需要新的策略和方法，而主動配電網(wǎng)通過對其進行主動管理和協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)間歇式能源的有效消納。分布式電源通過互聯(lián)網(wǎng)智能的代替大電源，充分體現(xiàn)其優(yōu)勢。本文將通過對主動配電網(wǎng)的能源的管理和控制進行詳細的研究和分析。

關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng)；能源管理控制；分布式能源；研究分析

1 主動配電網(wǎng)的概念

所謂的主動配電網(wǎng)是指內(nèi)部具有分布式或分散式能源，具有控制和運行能力的配電網(wǎng)，能夠靈活的運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)高效的控制管理電網(wǎng)。主動配電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的高級階段，從被動電網(wǎng)到主動電網(wǎng)，在這個長期發(fā)展的過程中融合了能量流和信息流，隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，信息和大數(shù)據(jù)顯得越來越重要，下面從圖中了解智能電網(wǎng)的發(fā)展過程，如圖1

主動配電網(wǎng)的出現(xiàn)促進新能源消納，使分布式電源和配電網(wǎng)相互備用，為用戶節(jié)約電費。

2 主動配電網(wǎng)的發(fā)展動態(tài)

歐盟FP6主導(dǎo)的ADINE工程，利用自動化、信息等技術(shù)實現(xiàn)對大規(guī)模的分布式電源接入配電網(wǎng)進行主動管理，如圖2

這個工程解決了被動配電網(wǎng)融入分布式電源出現(xiàn)的一系列問題，使我國的能源進入了智能時代，主動配電網(wǎng)可以通過大數(shù)據(jù)分析用戶的用電習慣，例如用戶何時看電視、用洗衣機等用電行為習慣，供電企業(yè)為用戶提供精準優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而且用戶還可以查詢選用周邊的分布式電源和電價，使得電力資源高效分配的同時降低用戶的使用電費。

2012年“主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用”在廣東佛山三水區(qū)示范，示范區(qū)內(nèi)實現(xiàn)了全面的光伏消納，用電可靠性高達99.99%，示范區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖3

這個示范應(yīng)用展示了主動配電網(wǎng)的技術(shù)內(nèi)涵，實現(xiàn)間歇式能源的高效消納以及供電的可靠性，為我國主動配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。

2014年“多源協(xié)同的主動配電網(wǎng)運行關(guān)鍵技術(shù)研究和示范”分別在佛山、貴陽、北京、廈門展開，如今廣東的示范區(qū)能夠自主的消納可再生能源，保證電網(wǎng)安全可靠運行。

3 主動配電網(wǎng)的能源管理和控制

3.1 主動配電網(wǎng)多能源協(xié)同交互控制技術(shù)

這種控制技術(shù)是針對能源模式較多的地區(qū)，例如可以利用風水發(fā)電、太陽能發(fā)電等多種模式，主動配電網(wǎng)需要對多種可分布式能源和負荷進行合理的優(yōu)化控制，進而實現(xiàn)可再生能源的高效利用，下面詳細介紹4種管理技術(shù)：

3.1.1 主動配電網(wǎng)的全局運行決策優(yōu)化管理技術(shù)

主動配電網(wǎng)的全局運行決策優(yōu)化管理技術(shù)是以整個主動配電網(wǎng)為核心，考慮到配電網(wǎng)長期穩(wěn)點的運行，考慮到能源的高效利用，考慮到用戶的用電習慣以及經(jīng)濟利益，從整體上總觀全局，找到合理的配電運行方案，是全局運行決策優(yōu)化管理技術(shù)實現(xiàn)的最終目的，例如多種分布式的能源水風陽光等多種類型，這些能源在發(fā)電的時候可能會受到氣候和環(huán)境的影響，同時還受到儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)運行狀態(tài)的影響，因此這種技術(shù)是一種變化的約束控制技術(shù)，要綜合考慮各方面的因素，既要考慮其接入后產(chǎn)生的峰谷電價差與降低線路損耗兩方面所帶來的經(jīng)濟效益，又要考慮用戶需求，因此這項技術(shù)是主動配電網(wǎng)控制技術(shù)的關(guān)鍵。

3.1.2 主動配電網(wǎng)的協(xié)同交互控制技術(shù)

所謂的協(xié)同交互控制技術(shù)是電源和用戶共同的決定配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，分布是能源波動性較大，主動配電網(wǎng)很難精確的控制他的能源供給和儲備，因此區(qū)域內(nèi)自治—區(qū)域間交互—全局協(xié)調(diào)的協(xié)同交互控制技術(shù)是解決主動配電網(wǎng)多分布式電源、多儲能、多控制設(shè)備協(xié)調(diào)運行有效手段。詳見圖4協(xié)同交互控制示意圖

3.1.3 主動配電網(wǎng)的負荷主動管理技術(shù)

主動配電網(wǎng)中間歇式能源的接入使得配電網(wǎng)的電壓出現(xiàn)波動，這嚴重影響可再生能源在配電網(wǎng)中的滲透，主動配電網(wǎng)的負荷主動管理技術(shù)是通過給需求側(cè)響應(yīng)，來直接的控制負荷，來穩(wěn)定電網(wǎng)中電壓，功率的波動，這種主動型的負荷控制技術(shù)，需要對不同區(qū)域不同類型的可控負荷進行主動的管理，在此基礎(chǔ)上通過對用戶信息的分析了解甚至管理，實現(xiàn)運行系統(tǒng)的遠程控制，達到主動配電網(wǎng)的源—網(wǎng)—荷協(xié)同優(yōu)化的目的。

3.1.4 主動配電網(wǎng)的快速供電恢復(fù)技術(shù)

這種技術(shù)是在主動配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時系統(tǒng)會通過分析處理選擇最優(yōu)的供電路徑快速供電，在應(yīng)對主動配電網(wǎng)系統(tǒng)中大量的可再生能源的接入，所導(dǎo)致的供電故障及自動回復(fù)供電的問題上，可以通過就地的方式解決，避免因為數(shù)據(jù)的大量冗余引起供電的可靠性下降，當然通過智能分布式故障處理邏輯，對配電開關(guān)設(shè)備或配電站配置的配電終端之間的相鄰?fù)ㄐ?，確定自身的動作邏輯，來回復(fù)供電是實現(xiàn)供電自動化的表現(xiàn)，雙重的回復(fù)供電方式保證了故障出現(xiàn)時用戶正常用電。

3.2 主動配電網(wǎng)的能源管理模式

3.2.1 主動配電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)運行控制模式

主動配電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)運行控制模式顧名思義是通過控制電網(wǎng)側(cè)的設(shè)備使供電穩(wěn)定，例如控制儲能裝置、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等來控制分布式電源的接入，進而穩(wěn)定電壓，功率以及供電的穩(wěn)定性。

3.2.2 主動配電網(wǎng)源-網(wǎng)雙側(cè)協(xié)調(diào)運行控制模式

這種模式是在網(wǎng)側(cè)運行控制模式失效的情況下，可以通過控制用戶的分布式電源控制系統(tǒng)，直接或間接的對用戶的分布式電源進行控制，進而保障配電網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

3.2.3 源側(cè)運行控制模式

這種控制模式是在用戶使用分布式發(fā)電控制系統(tǒng)，或者自用自發(fā)的分布式電源并網(wǎng)時影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定運行或者電能質(zhì)量超出標準數(shù)值，電網(wǎng)側(cè)通過控制并網(wǎng)開關(guān)來穩(wěn)定電網(wǎng)運行。

4 結(jié)語

隨著環(huán)境問題日益嚴重，不可再生能源逐漸減少，主動配電網(wǎng)的能源管理和控制是未來能源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，主動配電網(wǎng)的能源管理和控制實現(xiàn)了間歇式能源的有效消納，能夠主動的控制分布式能源的接入、負荷、儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的自動化，希望本文的內(nèi)容對于我國建設(shè)主動配電網(wǎng)有一定的參考價值。

參考文獻

[1]尤毅，劉東，于文鵬，等.主動配電網(wǎng)技術(shù)及其進展[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36（18）：11.

[2]李紅，趙楊，冷莉.主動配電網(wǎng)技術(shù)及其進展[J].中國科技信息，2014，（12）：191.

（作者單位：國電南瑞科技股份有限公司）