主動配電網與微電網發展趨勢研究

覃楊 何菊

（1.貴州電網有限責任公司銅仁供電局，貴州 銅仁 554300；2.貴州省銅仁興銅電力有限責任公司，貴州 銅仁 554300）

摘 要：本文通過對主動配電網與微電網的概念及優勢進行總結，綜合介紹了微電網網群集中式、集中-分散式以及分布式等控制方式，最后總結出主動配電網以及微電網的發展趨勢以及發展前景。

關鍵詞：主動配電網；微電網；發展趨勢

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

配電系統是緊隨輸電系統向用戶配送電能的系統。在傳統模式中，配電網絡是一種被動的配電網絡，其具有一處斷電則多處停電以及對城市用電高峰處理能力不佳等缺點。而主動配電網具備綜合控制多種分布式能源能力，是一種智能配電網技術發展到高級階段的技術，其中分布式能源包括分布式電源、柔性負載以及儲能模塊等。而微電網是連接主動配電網與分布式電源之間的紐帶，其將各個分布式電源結合起來形成一個小型配電網絡，同時微電網掛載在主動配電網絡中，從而使得主動配電網絡不必協調眾多的分布式電源。在主動配電網概念提出后，并沒有立即得到業內的足夠重視和發展，因為當時電網中分布式電源數量不多，管理難度較小，傳統配電網絡可以滿足配電要求。可是隨著電網中新能源發電、儲能模塊等分布式電源的增多，主動配電網絡以及微電網技術應用范圍逐漸擴大，因此得到快速發展，目前我國正處于該技術的定點試驗階段并逐漸走向成熟。

一、主動配電網與微電網的概念和優勢

主動配電網絡是一種具備綜合控制協調多種分布電源能力的智能配電網絡，其能夠自主協調控制間歇式新能源與儲能裝置等分布式發電單元，積極消納可再生能源并確保網絡的安全經濟運行。隨著目前分布式電源的增多，主動配電網的優勢逐漸顯現。微電網是主動配電網和分布式電源之間的紐帶，是一種將分布式電源、負荷、儲能裝置、變流器以及監控保護裝置有機整合在一起的小型發配電系統，可最大限度地發揮發電裝置的作用，并降低分布式電源的存在對配電網的不良影響。

二、主動配電網中微電網網群的控制方式

主動配電網中的微電網群的不斷增加將會改變配電網的整體結構，其中主動配電網中的微電網群的控制方式是促進其穩定運行的研究重點。現階段研究的主要方案為主動配電網中微電網網群的控制技術，其中包括集中式控制、集中-分散式控制、分布式控制，為微電網群的協調控制等技術路線。

1 集中式控制

在此控制方案中，主動配電網具有全部的控制權，微電網發電計劃、能量輸出等都可以由主動配電網直接控制。同時主動配電網可以采取各種靈活多變的控制手段對微電網群進行控制。這種控制方案的優點是可以實現主動配電網對各個微電網的協調調度，其缺點是在控制過程中數據信息量、運算量、通信流量都相對較大，這將對控制中心的計算能力提出了更高的要求，并且這種控制方案的兼容性和擴展性都不易實現。

2 集中-分散式控制

在這種控制方案中共有兩個控制中心——微電網控制中心和主動配電網控制中心，即主動配電網控制中心將一部分控制功能下移到各個微電網控制中心。各微電網控制中心會獨立地對各個微電網子系統進行控制，并將各個子系統的運行狀態參數發送給主動配電網控制中心，接著主動配電網控制中心會綜合各個微電網子系統的運行狀態后，再將整體的配電任務拆解成各個子任務分配給各微電網控制中心。通常，各微電網控制中心的任務有風光發電預測、負荷預測，調控可控電源和主動負荷等。這種控制方式的優點為在實際控制過程中數據信息量、運算量、通信流量相比集中式控制較小，并且其控制的實時性和系統的擴展性較強。

3 分布式控制

在這種控制方案中，各個微電網群控制中心對子系統進行控制不再依賴于主動配電網控制中心所提供的的微電網群的全局參數信息，而是只需要本子系統和與之相鄰子系統的參數信息從而達到微電網控制中心協同運行的要求。這種控制方案的優點是控制靈活效率高，但同時對微電網控制中心的計算能力提出了更高的要求。

三、主動配電網與微電網技術發展現狀與問題

主動配電網是電力體制改革提出的“提高電力能源利用效率”理念的重要內容，但自實施該理念以來，在國內各地區廠房園區內的應用發展并不理想。針對新開發的大用戶施行微電網技術進行配電網接入，對舊電網用戶影響較小，相對容易。但在舊區內進行配電網網絡系統再建過程中，引入微電網技術阻力較大。現階段，主動配電網中施行微電網技術對整個供電網絡進行控制的方案已經初步形成，包括集中式、集中-分散式、分布式三種，其中分布式電源控制的發展較為成熟，但仍需要不斷探索。另一方面，微電網技術與主動配電網控制的進一步融合仍需要實踐研究，逐步降低中低壓配電網網損，以提高配電網電壓質量和穩定性。

四、主動配電網與微電網發展前景分析

微電網技術作為整合分布式電源、儲能裝置與配電裝置負荷的重要紐帶，接入主動配電網絡的方式對提高主動配電網性能具有重要作用。

1 根據分布式電源特點進行整合，提高主動配電網利用效率。

通過對不同種類分布式電源的整合，可以有效解決微電網的擴展和兼容問題，實現能源柔性消納。將微電網系統內部電源控制系統與儲能裝置相協調，可保障用戶用電的穩定性，并適時將余電輸送到主流電網，實現能源的有效利用，提高主動配電網的利用效率。

2 增強與主動配電網接口處的電壓可控性，穩定配電網電壓和質量。

借助微電網技術，使平衡分布式電源功率對電壓的影響較小，穩定分布式電源隨機波動性、分散性造成的電壓質量波動，提高主動配電網的電壓可控性，并且應用平滑切換技術可進一步消弱直接接入分布式電源對配電網電壓質量的不良影響。

3 避免長距離輸電，降低配電網網損。

分布式電源與微電網技術結合，實現了就地為負荷供電，消除了長距離輸電對配電網的網損。并且微電網技術以單點接入的方式，可實現分布式電源與主動配電網之間的直接接合，協調控制儲能裝置，達到潮流調控的目的；同時達到能源柔性消納的目標，降低整個配電網的網損。

4 通過微電網靈活切換運行方式，提高主動配電網故障恢復能力。

利用微電網并網運行的主動配電網，在發生故障時可通過將微電網電源控制切換為孤島運行，保證分布式電源不間斷供電，保證了用戶供電穩定性。另外，提高配電網絡重構速度，保證微電網群間的信息聯系，避免電網故障而導致大面積斷電，提高主動配電網的供電可靠性。微電網接入后的整個配電網絡的效益明顯提高，對其綜合效益情況總結如下，見表1。

五、主動配電網與智能家庭的有效融合

1 智能家庭電網概況

智能家庭是指利用網絡技術與信息技術來監控各種用電設備，并完成與外界聯系的家庭住宅。我國智能家庭在發展初期并不順利，但仍將是未來家庭住宅發展的一大趨勢。目前我國智能家庭電網的發展主要包括智能化監控管理、智能電器、智能電表等三個方面。

智能化監控管理系統，以物聯網技術為基礎，以RFID技術為主要手段，對物品及相關信息進行互聯共享。通過網絡、電話、短信等方式與智能家電進行遠程通話，及時了解家庭電器的運行狀態。另外還能夠及時獲得家電維修服務網絡的主動檢測，保證運行過程中家用電器的最佳狀態。例如，海爾U-home智能家居平臺，目前已在青島東城國際、呼和浩特東岸國際、濟南全運村等多個小區內投入應用。將物聯網與智能家居系統相互融合，已經成為未來住宅發展的重要方向。

智能電表是家庭用電的“大管家”。可以將太陽能、風能等產生的電流直接并入到家庭電網或接入大電網，實現對電能的充分利用；智能電表通過設定數據，自動調節家用電器在不同時段的運行狀態。“智能電表大管家”的主要優勢在于：節省電費開支，避免欠費停電，消費自主透明，有效防止電表故障等。智能電表能夠自主幫助用戶利用峰、谷電價差異，靈活制定用電方案；智能電表所配置的信息遠程傳送功能，可以幫助電工人員實時監控電表工作狀態，及時發現并排除電表故障，避免給用戶帶來損失。據調查數據統計，未來3年內成都家庭智能電表改造率可能達100%，城市住宅小區內有望全部換用智能電表。

智能電器，主要指低碳節能型、符合智能電網管理需求的家用電器。家電技術發展面臨的重要課題主要是在現有基礎上完善功能、簡化操作、實現智能化控制。智能電器從節能高效出發，通過電價數據設定自動實現分時工作，降低對總輸電網的干擾。以海爾U-home為例，其與中國電力科學研究院聯手制定的智能電器標準，將為“智能電網”時代各大型家用電器生產企業提供參考依據。海爾U-home以“海爾智能家電系統”為載體，借助無線網絡，實現智能家居系統與用戶智能手機等設備的互聯，通過網絡管理完成數字信息的共享。

2 智能家庭電網參與主動配電系統

將智能家庭與電網進行統合，構建智能家庭電網的主要有兩個方面：智能用電和智能監控管理。智能用電主要指通過寬帶通信、光纖通信技術，通過配置智能終端，組建家庭局域網，實現用戶與電網互動，以降低電網的運營成本。智能用電系統的投入使用，可以幫助居民用電更加節能，并享受智能電網帶來的各種服務，包括智能用電服務平臺、智能電表、智能電器等。智能監控管理系統指利用物聯網實現家電等各種家庭終端的連接，通過多媒體設備實現信息的隨時交換和遠程控制。智能監控管理是智能家庭電網服務借助無線通訊技術對水、電、天然氣等進行數據監控，利用智能插座對空調、冰箱、電飯煲等家用電器的用電數據進行的采集和控制。通過電腦、手機等各種智能終端設備對家庭內各種能源的使用進行管理。隨時監控家中單個電器的用電、總體的用電情況和隨時的費用清單，并通過數據分析，給用戶提出合理的用電、節電建議，并根據現代住宅的實際需求，為居民提供階梯電價或分時電價等新型功能，用戶可以根據用電政策隨時啟用這些功能。

參考文獻

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