探討主動配電網規劃的原則

黃彥鈞

摘 要：我國電力系統的主要穩定性支撐來源于配電網的安全運行，因而，主動配電網的穩定性在一定程度上決定了我國電力系統的平穩發展。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。如果電力系統出現了故障可能會對人們的經濟以及人身安全帶來重大的威脅。在外國一些發達國家已經越來越重視主動配電網的規劃問題，而我國也逐漸認識到其嚴重性，因而對主動配電網的規劃列舉出了相關原則。文章以主動配電網規劃原則路徑為出發點，從基本概念、總體研究思路、以及具體分項規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劃原則。

關鍵詞：主動配電網；規劃；原則；電壓管理

引言

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

1 主動配電網規劃原則的路徑

1.1 主動配電網的基本概念

2006年，國際大電網會議（CIGRE）配電及分布式發電研究委員會（C6）成立了工作組，該工作組在2012年《主動配電系統規劃與優化方法》的研究報告中將主動配電網的概念表述為“主動配電系統（Active Distribution System，ADS）”，強調未來配電網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化運行功能的有機整體，更全面地反映了由具備主動響應和主動控制能力的新型“源-網-荷”構成的未來配電系統的特征。響應負荷由于可以根據電價和互動信息等調節自身負荷需求，具備了參與配電網有功、無功協調的能力，即響應負荷可看成是具有發電和消費雙重身份的生產性負荷，也成為一種分布式能源。

1.2 規劃路徑

主動配電網的研究思路要從我國國民的需求分析出發，只有先了解了需求才能對以下的思路進行規劃。主要的需求分析大致分為四項：配電網規劃需求、分布式電源需求、儲能需求以及電動汽車需求。當了解了相關需求是就要對建立的模型進行計算方法的研究，現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，然后進行電源規劃模型建立，最后是電源規劃計算方法。第二條路徑是從主動管理方式出發，進而分析網架規劃模型建立，最后為網架規劃計算方法。著兩條路徑缺一不可，要將模型與計算方法研究透徹，形成一定的相關制度，要了計算方法的優勢策略，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化配置算例分析以及主動配電源網架規劃算例分析。最后是進行目標的確立，大體上的目標是為了實現主動配電架網網架規劃和電源規劃。通過以上總體研究思路的規劃便可以進行具體的實施方案以及步驟，從而建立主動電網規劃的具體原則。

1.3 具體分項規劃原則

首先，我們要清楚主動配電網的功率特性，從功率特性著手來分析主動配電網的相關規劃原則。對光照能源、儲能裝置、風力發電機等發電裝置進行研究后發現，這些新興能源發電設備都屬于復合型能源設備。在根據主動配電網進行配電確定性建模時，要涉及到新能源發電設備的主要特性，并且根據其特性進行不確定性建模以及確定性建模。而從電動汽車的發電性能以及功率特性的正態分布統計圖發現電動汽車的行駛里程數不能承擔相應的符合，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。

第二點是對配電網網架規劃問題進行具體分析。已知的目標函數給定，并且約束條件也同樣確定，第一個約束條件為系統容量的約束，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同樣給定，其約束條件分為7點，分別從節點功率平衡、支路功率、分布式電源出力范圍、電動汽車充電站出力范圍、變壓器分接頭調節、以及無功補償投切進行約束。

2 關于電壓管理的基本原則

2.1 對于無功電壓的主動配電網特性分析

盡可能地消納DG并對其進行主動控制是主動配電網的最顯著特征，由于大量DG接入，DG顯著影響了配電網的特性。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、光伏發電、生物發電等），另一類是基于化石燃料的DG。其中后者的穩定性和可控性比較好，而前者（特別是風電和光伏）輸出穩定性和可控性比較好，而前者（特別是風電和光伏）輸出穩定性和可控性比較差。傳統配電網的接線模式單一，能量僅能通過單方向流通，但隨著分布式電網的接入，一方面改變了原有的固定接線模式，使電網能量可以根據實際狀況隨時調整方向，充分發揮了網絡拓撲結構的本質特點，其優勢是能夠對網架結構進行調整，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中，有效改變了無功電壓原有的特性，經分析發現，在系統穩態和暫態方面都具有直觀性的變化，對于無功電壓配置來說，是一個良好的發展契機。

2.2 主動配電網無功電壓控制

主動配電網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同控制，第二大方向是自治控制。集中式協同控制要求配電網能夠實現全方位的基礎測量，并且能夠建立與之相互匹配的系統建設，如配電網的自動化建設、通信以及能量管理的建設。這是至關重要的因素，也是在主動配電網無功電壓控制中的核心部分。主動配電網的無極忠實的協同控制也同樣存在，大體上分為傳統的無功電壓控制設備、增強型設備、以及具有無功調節能力的DG等等。這是在現代我國的電力研究中所能夠開發出的無集中式的協同控制設備，也能夠協同電力系統來完成主動配電網的規劃，由此看來，雖然DG具有諸多特點與優勢，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架和潮流的復雜程度，需求側響應增加了調度和控制中的變量和維度。想解決配電網無功功率平衡的問題，仍然要協同多種設備進行控制，并結合網架和負荷調節等手段，這就使得含有大規模、高滲透率DG接入的主動配電網的無功電壓控制問題變得更為復雜。

3 結束語

我國的主動配電網規劃的原則本文做出了簡要的闡明以及分析，對配電網的方法以及原理也作出了相關的統計。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電、潮汐發電、風力發電以及地熱發電等等。可控符合分為電動汽車以及相應符合。但是還是有許多本文尚未提及的主動配電網規劃原則，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人員會將我國主動配電網推向一個嶄新的臺階。

參考文獻

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