探討主動配電網(wǎng)規(guī)劃的原則

黃彥鈞

摘 要：我國電力系統(tǒng)的主要穩(wěn)定性支撐來源于配電網(wǎng)的安全運行，因而，主動配電網(wǎng)的穩(wěn)定性在一定程度上決定了我國電力系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展。我國是一個人口眾多并且地域較廣的國家，對電的使用需求量相對較大。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)了故障可能會對人們的經(jīng)濟以及人身安全帶來重大的威脅。在外國一些發(fā)達國家已經(jīng)越來越重視主動配電網(wǎng)的規(guī)劃問題，而我國也逐漸認識到其嚴重性，因而對主動配電網(wǎng)的規(guī)劃列舉出了相關(guān)原則。文章以主動配電網(wǎng)規(guī)劃原則路徑為出發(fā)點，從基本概念、總體研究思路、以及具體分項規(guī)劃原則三個層面進行具體的分析及闡述，并且要重點分析總體的研究思路以及具體的規(guī)劃原則。

關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng)；規(guī)劃；原則；電壓管理

引言

現(xiàn)代的電力系統(tǒng)工作量及其之大，工作的復(fù)雜性也不可小覷，隨著我國國民對電量需求的不斷加大，環(huán)境污染也與日俱增。因而，風力發(fā)電、光能發(fā)電等等新能源發(fā)電方式不斷出現(xiàn)，但是還沒有在我國廣泛普及使用，我國現(xiàn)在主要的發(fā)電方式是發(fā)電機組發(fā)電。但是新能源發(fā)電技術(shù)正在不斷的完善，我國主動配電網(wǎng)以及智能配電網(wǎng)也要逐步的完善與提升，那么下文就主動配電網(wǎng)規(guī)劃原則的路徑進行分析。

1 主動配電網(wǎng)規(guī)劃原則的路徑

1.1 主動配電網(wǎng)的基本概念

2006年，國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）配電及分布式發(fā)電研究委員會（C6）成立了工作組，該工作組在2012年《主動配電系統(tǒng)規(guī)劃與優(yōu)化方法》的研究報告中將主動配電網(wǎng)的概念表述為“主動配電系統(tǒng)（Active Distribution System，ADS）”，強調(diào)未來配電網(wǎng)是具備對由分布式電源、分布式儲能、可控負荷組成的分布式能源進行主動控制和優(yōu)化運行功能的有機整體，更全面地反映了由具備主動響應(yīng)和主動控制能力的新型“源-網(wǎng)-荷”構(gòu)成的未來配電系統(tǒng)的特征。響應(yīng)負荷由于可以根據(jù)電價和互動信息等調(diào)節(jié)自身負荷需求，具備了參與配電網(wǎng)有功、無功協(xié)調(diào)的能力，即響應(yīng)負荷可看成是具有發(fā)電和消費雙重身份的生產(chǎn)性負荷，也成為一種分布式能源。

1.2 規(guī)劃路徑

主動配電網(wǎng)的研究思路要從我國國民的需求分析出發(fā)，只有先了解了需求才能對以下的思路進行規(guī)劃。主要的需求分析大致分為四項：配電網(wǎng)規(guī)劃需求、分布式電源需求、儲能需求以及電動汽車需求。當了解了相關(guān)需求是就要對建立的模型進行計算方法的研究，現(xiàn)在主要模型是分布式電源和電動汽車的功率特性模型，而分布式電源和電動汽車模型可以分成兩條路徑進行分析。第一條路徑是從主動管理方式進行分析，然后進行電源規(guī)劃模型建立，最后是電源規(guī)劃計算方法。第二條路徑是從主動管理方式出發(fā)，進而分析網(wǎng)架規(guī)劃模型建立，最后為網(wǎng)架規(guī)劃計算方法。著兩條路徑缺一不可，要將模型與計算方法研究透徹，形成一定的相關(guān)制度，要了計算方法的優(yōu)勢策略，再從中找出不足并加以改進。下一步是進行算例的分析，算例的分析分為分布式電源和電動汽車充電站優(yōu)化配置算例分析以及主動配電源網(wǎng)架規(guī)劃算例分析。最后是進行目標的確立，大體上的目標是為了實現(xiàn)主動配電架網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃和電源規(guī)劃。通過以上總體研究思路的規(guī)劃便可以進行具體的實施方案以及步驟，從而建立主動電網(wǎng)規(guī)劃的具體原則。

1.3 具體分項規(guī)劃原則

首先，我們要清楚主動配電網(wǎng)的功率特性，從功率特性著手來分析主動配電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)劃原則。對光照能源、儲能裝置、風力發(fā)電機等發(fā)電裝置進行研究后發(fā)現(xiàn)，這些新興能源發(fā)電設(shè)備都屬于復(fù)合型能源設(shè)備。在根據(jù)主動配電網(wǎng)進行配電確定性建模時，要涉及到新能源發(fā)電設(shè)備的主要特性，并且根據(jù)其特性進行不確定性建模以及確定性建模。而從電動汽車的發(fā)電性能以及功率特性的正態(tài)分布統(tǒng)計圖發(fā)現(xiàn)電動汽車的行駛里程數(shù)不能承擔相應(yīng)的符合，并且在蒙特卡洛模擬方法計算下，電動騎騎車要進行有序的充電，以此來平衡電動汽車所承擔的過載負荷。

第二點是對配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃問題進行具體分析。已知的目標函數(shù)給定，并且約束條件也同樣確定，第一個約束條件為系統(tǒng)容量的約束，第二個約束條件為分布式電源和電動汽車充電站容量約束，第三個約束條件為滲透率的約束。以此來推出分布式電源和電動汽車充電站的布點，分布式電源主動管理問題的目標函數(shù)同樣給定，其約束條件分為7點，分別從節(jié)點功率平衡、支路功率、分布式電源出力范圍、電動汽車充電站出力范圍、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、以及無功補償投切進行約束。

2 關(guān)于電壓管理的基本原則

2.1 對于無功電壓的主動配電網(wǎng)特性分析

盡可能地消納DG并對其進行主動控制是主動配電網(wǎng)的最顯著特征，由于大量DG接入，DG顯著影響了配電網(wǎng)的特性。按照一次能源的來源可以把DG分為兩類：一類是基于可再生能源的DG（主要包括小水電、風電、光伏發(fā)電、生物發(fā)電等），另一類是基于化石燃料的DG。其中后者的穩(wěn)定性和可控性比較好，而前者（特別是風電和光伏）輸出穩(wěn)定性和可控性比較好，而前者（特別是風電和光伏）輸出穩(wěn)定性和可控性比較差。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的接線模式單一，能量僅能通過單方向流通，但隨著分布式電網(wǎng)的接入，一方面改變了原有的固定接線模式，使電網(wǎng)能量可以根據(jù)實際狀況隨時調(diào)整方向，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特點，其優(yōu)勢是能夠?qū)W(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，進而改變能量的流通方向；另一方面，由于運用了電力電子變換器在配電網(wǎng)中，有效改變了無功電壓原有的特性，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)方面都具有直觀性的變化，對于無功電壓配置來說，是一個良好的發(fā)展契機。

2.2 主動配電網(wǎng)無功電壓控制

主動配電網(wǎng)的無功電壓控制主要分為兩大方向，第一大方向就是集中式的協(xié)同控制，第二大方向是自治控制。集中式協(xié)同控制要求配電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的基礎(chǔ)測量，并且能夠建立與之相互匹配的系統(tǒng)建設(shè)，如配電網(wǎng)的自動化建設(shè)、通信以及能量管理的建設(shè)。這是至關(guān)重要的因素，也是在主動配電網(wǎng)無功電壓控制中的核心部分。主動配電網(wǎng)的無極忠實的協(xié)同控制也同樣存在，大體上分為傳統(tǒng)的無功電壓控制設(shè)備、增強型設(shè)備、以及具有無功調(diào)節(jié)能力的DG等等。這是在現(xiàn)代我國的電力研究中所能夠開發(fā)出的無集中式的協(xié)同控制設(shè)備，也能夠協(xié)同電力系統(tǒng)來完成主動配電網(wǎng)的規(guī)劃，由此看來，雖然DG具有諸多特點與優(yōu)勢，但并不能全面性的改善配電壓水平，只能作用在其中一部分。此外，由于可變拓撲增加了網(wǎng)架和潮流的復(fù)雜程度，需求側(cè)響應(yīng)增加了調(diào)度和控制中的變量和維度。想解決配電網(wǎng)無功功率平衡的問題，仍然要協(xié)同多種設(shè)備進行控制，并結(jié)合網(wǎng)架和負荷調(diào)節(jié)等手段，這就使得含有大規(guī)模、高滲透率DG接入的主動配電網(wǎng)的無功電壓控制問題變得更為復(fù)雜。

3 結(jié)束語

我國的主動配電網(wǎng)規(guī)劃的原則本文做出了簡要的闡明以及分析，對配電網(wǎng)的方法以及原理也作出了相關(guān)的統(tǒng)計。分布式能源（DERs）主要分為分布式能電源、分布式儲能以及可控符合。分布式電源又分為光伏發(fā)電、潮汐發(fā)電、風力發(fā)電以及地熱發(fā)電等等?？煽胤戏譃殡妱悠囈约跋鄳?yīng)符合。但是還是有許多本文尚未提及的主動配電網(wǎng)規(guī)劃原則，這些原則也許是尚未實驗，或是尚未普及，但是，相信我國的電力科技相關(guān)人員會將我國主動配電網(wǎng)推向一個嶄新的臺階。

參考文獻

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