主動配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行與負(fù)荷終端管理分析

趙廣杰

（遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽110000）

0 引言

電力能源作為當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的二次能源，具有清潔、調(diào)控靈活、無污染和使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。電能的獲取必定要消耗大量的一次能源，包括煤、石油等，這些一次能源的消耗都會伴隨著大量的粉塵和溫室氣體的產(chǎn)生，如何提高這些一次能源的利用率，進(jìn)一步發(fā)展低碳化電力，成為現(xiàn)今尋求電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路的一條重要途徑。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)很好地解決了開發(fā)電力能源產(chǎn)生大量污染等問題，這種新形式的電網(wǎng)布局進(jìn)一步將產(chǎn)生的清潔能源直接轉(zhuǎn)化為電能。通常智能電網(wǎng)的發(fā)展最好利用分布式清潔能源，但由于諸多因素的限制，如今對于分布式能源的規(guī)模化接入仍存在著很大問題，這些問題嚴(yán)重制約著可再生能源的滲透，對此，相關(guān)專家在國際上提出了主動配電系統(tǒng)的建設(shè)問題，本文主要針對這一系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行和負(fù)荷終端管理涉及的幾個(gè)方面進(jìn)行分析和論述。

1 主動配電系統(tǒng)概述

主動配電系統(tǒng)（ADS）主要應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)中電網(wǎng)兼容性和大規(guī)模入網(wǎng)2個(gè)方面。在2012年召開的CIGRE會議上，一些電力專家提出了主動配電系統(tǒng)的具體概念：主動配電系統(tǒng)是一種擁有組合多種分布式能源能力（可控負(fù)荷、分布式電源、需求側(cè)管理、儲能等）的一種配電式網(wǎng)絡(luò)，主要用來提升配電網(wǎng)的資產(chǎn)利用率、提高配電網(wǎng)對于可再生能源接納的能力、提高用戶的供電可靠程度和用電質(zhì)量，同時(shí)還能減少對配電網(wǎng)進(jìn)行升級的投資。

作為一種未來應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)展模式，ADS具有很好的創(chuàng)新理念，相比于同樣應(yīng)用廣泛的微網(wǎng)技術(shù)來說，其具有如下特點(diǎn)：（1）ADS普遍應(yīng)用于中小用戶電源的雙向供配電網(wǎng)，該系統(tǒng)的用戶量相比于使用微網(wǎng)的用戶量更為巨大。這就導(dǎo)致了系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)功率（有功／無功）嚴(yán)重不平衡的情況，同時(shí)也增大了對負(fù)荷控制和對電源協(xié)調(diào)優(yōu)化的復(fù)雜性、減弱了電壓的可控性和穩(wěn)定性，最終使電能的使用質(zhì)量下降。為了確保整個(gè)供配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，要求有關(guān)部門在柔性控制、精確計(jì)算和主動管理的基礎(chǔ)上，做好ADS網(wǎng)絡(luò)元件、信息流和能量流之間存在的相互作用的研究和具體動態(tài)模型的深入發(fā)掘，及時(shí)建立系統(tǒng)故障的自愈控制技術(shù)體系和理論體系。（2）作為電力企業(yè)普遍應(yīng)用于公共配電的系統(tǒng)，ADS承擔(dān)著輸電網(wǎng)分級配電的任務(wù)。ADS系統(tǒng)集合構(gòu)建了兼容、堅(jiān)強(qiáng)、集成、經(jīng)濟(jì)智能電網(wǎng)。相比于微網(wǎng)針對分布式電源接入提出的問題，主動配電系統(tǒng)的整體規(guī)模比微網(wǎng)更加龐大，進(jìn)而被廣泛應(yīng)用于接入分布式電源。（3）主動配電系統(tǒng)處于智能電網(wǎng)綜合發(fā)展的頂層，在一定程度上拓展了智能配電網(wǎng)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也降低了對智能配電網(wǎng)的建設(shè)投資。微網(wǎng)主要是根據(jù)用戶的特殊需求來對電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，以用戶的供電理念為中心來開展相應(yīng)工作。相比于主動配電系統(tǒng)，微網(wǎng)主要集中于一小部分的客戶，缺乏對多種分布式電源的兼容性，在主動管理和主動控制上，結(jié)構(gòu)沒有主動配電系統(tǒng)那么靈活。

2 主動配電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行

2.1 智能小區(qū)

這是指對城市中相對獨(dú)立和統(tǒng)一管理的建筑實(shí)施智能化。通過在這些智能小區(qū)中應(yīng)用分布式發(fā)電、電動車并網(wǎng)、智能測量等多項(xiàng)技術(shù)，構(gòu)建出一個(gè)由儲能設(shè)備、可控負(fù)荷、柔性交流輸電和分布式電源綜合系統(tǒng)構(gòu)成的智能小區(qū)。同時(shí)，供電部門通過在其中建立一套一體化綜合調(diào)控服務(wù)的體系，實(shí)現(xiàn)了對小區(qū)內(nèi)部分布式電源和負(fù)荷的控制，為小區(qū)內(nèi)的各個(gè)家庭提供了一個(gè)舒適便利且低碳節(jié)能的生活環(huán)境。

2.2 協(xié)調(diào)運(yùn)行多代理技術(shù)

采用多代理技術(shù)，就是將主動配電系統(tǒng)控制中心的權(quán)力分散，使系統(tǒng)中的各個(gè)單位都具備主動管理和自我控制能力，這就需要運(yùn)用多代理技術(shù)實(shí)現(xiàn)ADS的多范圍、多層次的協(xié)調(diào)運(yùn)行。在具體的運(yùn)行模型中，各個(gè)單元和各個(gè)區(qū)域之間還存在著其他的代理，通過這些代理可以實(shí)現(xiàn)多單元之間的調(diào)配工作。

3 負(fù)荷終端管理

3.1 可中斷負(fù)荷的分類和特點(diǎn)

可中斷負(fù)荷對于供電可靠性的要求并不高，傳統(tǒng)的負(fù)荷可以根據(jù)可靠性不同分為第一類負(fù)荷、第二類負(fù)荷、第三類負(fù)荷，可中斷負(fù)荷就屬于第三類負(fù)荷。隨著配電系統(tǒng)通信技術(shù)和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，可中斷負(fù)荷的范圍也得到了很大擴(kuò)充，主要包括大型體育場、大型賓館的中央空調(diào)負(fù)荷、政府辦公大樓的移動負(fù)荷等，其具有以下特點(diǎn)：（1）頻率穩(wěn)定，魯棒性強(qiáng)。通過一些先進(jìn)量測技術(shù)所得出的實(shí)際測量值往往和標(biāo)稱值存在一定偏差，會給系統(tǒng)帶來一定的影響，而可中斷負(fù)荷本身具有很強(qiáng)的魯棒性，即便遭受一定參數(shù)的攝動，仍可維持自身的一些特性。（2）快速響應(yīng)，實(shí)時(shí)分析。能量管理系統(tǒng)可以對主動配電系統(tǒng)各部分具體的運(yùn)行情況進(jìn)行在線檢測，并根據(jù)不同的狀況來獲取最佳的控制測量值，實(shí)現(xiàn)了可中斷負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)的上傳和自檢，使可中斷負(fù)荷在接收到控制命令時(shí)可以快速響應(yīng)。（3）多樣性。由于ADS中大范圍地接入了分布式電源，這就需要系統(tǒng)中存在不同類型的可中斷負(fù)荷，包括電動汽車的電池、空調(diào)的負(fù)荷和各種儲能元件等，可中斷負(fù)荷的多樣性很好地滿足了相應(yīng)的選擇和要求。（4）定價(jià)補(bǔ)償和激勵(lì)機(jī)制。制定合理的定價(jià)補(bǔ)償和激勵(lì)機(jī)制對鼓勵(lì)用戶參與需求側(cè)管理和對負(fù)荷的控制具有巨大的推進(jìn)作用，可以很好地實(shí)現(xiàn)主動配電系統(tǒng)的電力動態(tài)平衡。（5）與分布式能源呈現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢。（6）計(jì)量和通信的智能化。（7）多場合、多層次的調(diào)用。

3.2 電能質(zhì)量的在線檢測

主配電系統(tǒng)中涉及大量電子元件的使用，這就導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)中容易出現(xiàn)諧波、電壓波動等電能質(zhì)量的問題，這些問題嚴(yán)重威脅著供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。對電能的質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)測是治理電能質(zhì)量問題的前提，保證對電網(wǎng)質(zhì)量檢測的高效性和準(zhǔn)確性對實(shí)現(xiàn)ADS經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量且安全地運(yùn)行具有重大的意義。此外，隨著如今大量網(wǎng)絡(luò)化、集成化、開放式和實(shí)時(shí)性的服務(wù)平臺的設(shè)立，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃、柔性控制和需求側(cè)管理諸多技術(shù)的運(yùn)用，使電能質(zhì)量的治理有望得到根本性的解決。

3.3 負(fù)荷控制

實(shí)現(xiàn)對主動配電系統(tǒng)中存在的相關(guān)負(fù)荷的控制能有效保證可再生能源滲透率的提升和資產(chǎn)利用率的提高，可以通過對系統(tǒng)內(nèi)的DG和可控資源進(jìn)行協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)這一目的。其中的可控資源主要包括無功補(bǔ)償、需求側(cè)管理和柔性負(fù)載等。

4 結(jié)語

主動配電系統(tǒng)在我國還處于起步階段，國內(nèi)專家對系統(tǒng)的研究僅僅涉及一些理論概念，要想真正實(shí)現(xiàn)能源分布式接入，還需要用電部門加大對相關(guān)技術(shù)的研究力度，同時(shí)制定出有效的政策來使這些新興技術(shù)得到更好地應(yīng)用。

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