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什么是主动配电网?主动配电网与微电网的区别

时间:2017-01-09 21:55 来源:电工之家 作者:编辑部

【摘要】什么是主动配电网?主动配电网与微电网的区别 现在国内有一个很大的误解,认为只要接入分布式电源(DG)就是主动配电网。其实并非如此,主动配电网与微网的运行状态、控制模式、电网构成都有所不同。 我们现在有一些新的概念,Network Solution(网络解决方案)......

什么是主动配电网?主动配电网与微电网的区别
  现在国内有一个很大的误解,认为只要接入分布式电源(DG)就是主动配电网。其实并非如此,主动配电网与微网的运行状态、控制模式、电网构成都有所不同。

我们现在有一些新的概念,Network Solution(网络解决方案)和No-network Solution(非网络解决方案)。

网络解决方案是指调整电网或增加电网设备。当负荷增长时需要进行网络扩容,分布式发电大量接入电压越限时就切除分布式电源。传统的网络解决方法是昂贵的,且分布式电源接入容量较小。

由于电力负荷增长率低,且配电网已经没有扩容的空间条件,这种传统的解决方案已经显现出一些问题,目前发达国家和我国的一些地区不得不考虑采用更加智能化的应对方法。

非网络解决方案是指不调整电网或增加电网设备的解决方案,如通过发电调度、需求响应、无功功率管理的控制以及网络重构等。包括创新的分布式运行,对需求侧、主动负荷和分布式储能设备的集成,应用信息通信技术等。

主动规划即是在网络解与非网络解决方案之间权衡的平衡规划。

 
主动控制

现有输配电系统的控制和管理模式:
1. 输电网的控制模式:各个节点都有配置通讯和控制装置,上世纪80-90年代就已经实现了可观、可测和可控,EMS系统和SCADA系统保证所有发电机的出力能够随着负荷的波动而自动调整。

2. 配电网的控制模式:节点量大面广,或者完全不可可观、可测和可控,或只能在有限的节点处配置通讯和控制手段,其余节点采用基于伪量测的状态估计,由于配电SCADA系统太昂贵,DMS系统功能较少,一般只有出线电流可测。一直设计为输电网的“被动负荷”。

3. 传统的主动控制模式:在配电自动化出现较早的国家(日本、美国),早就使用自动化功能主动地切改网络结构、控制潮流,以提高管理水平、降低损耗,而不仅仅用于故障定位。

4. 传统的应对方法:负荷增长就进行网络扩容、分布式发电大量接入电压越限时就切除分布式电源。传统的方法是昂贵的,且DG接入容量较小。由于负荷增长率低,且配电网已经没有扩容的空间条件,发达国家和我国有些地区不得不考虑采用新的应对方法(更加智能化)。

5.被动控制和管理模式的局限性。一般配电网只调度10MW以上的机组,无法调度众多的小规模DG。只能采用分布式控制模式,由于DG单机容量规模只是输电网的千分之一或万分之一,对众多DG的调整,通讯网的功能也无法满足要求。

主动控制和管理的萌芽:

主动控制并不是新名词。在配电自动化出现较早的国家(日本、美国),早就使用自动化功能主动地切改网络结构、控制潮流,以提高管理水平、降低损耗,而不仅仅用于故障定位。

英国学者2005年研究了主动网络管理方法,其本质就是利用AVC和OLTC对电压进行主动调整,从而增加网络对分布式电源的接入容量。

意大利将全国负荷分为三部分,基荷、可调和可控制,对负荷实现了主动管理。意大利现在每个变电站标配1兆瓦储能,是集中储能模式。

主动配电网

CIGRE C6.11 在 2008年提出了主动配电网(ADNs)概念发展的报告。主动配电网是指在灵活的网络结构下协调分布式发电、主动负荷和储能三者(定义为DERs)的运行。

CIGRE C6.19 (2009-2014年)提出了主动配电系统(ADS)规划与优化的研究报告。ADS是在基于ICT系统、智能控制装置、成本效益模式的基础上,充分利用现有资源(网络、DG、储能、主动负荷),对网络解(扩容)和非网络解(主动控制)进行权衡,对分布式能源(DERs)各种系统组合,其目的是最大可能地利用现有资产和基础设施,满足负荷的发展和分布式能源接入的需求,使设备比过去在更接近其物理极限条件下工作(以前是限制负载率),所述的主动配电网(ADN)就变为ADS。

    日本、美国、英国都做了一些所谓的主动控制,最核心是在分布式发电、主动负荷、储能三者综合情况下有一个灵活的结构。

我从头到尾参与CIGRE C6.19研究,提出主动控制系统必须基于ICT系统,兼顾成本效益,对网络解和非网络解进行权衡。

配电网规划涉及的相关问题
 
配电网规划涉及很多事情,要综合考虑多种资源(上级网络和分布式能源)的综合利用,要把多种负荷类型(电、热和冷)进行相互协调,要对多种网络(电力网络、通信网络)的协调运行,要考虑不同利益相关者(配电企业,发电商,消费者、生产性消费者)的协同共赢问题。

意大利学者认为在规划中考虑运行模式是一种哥白尼式的革命。现代配电网规划要考虑运行模式,不再仅仅基于一个简单运行状态断面(Snapshot)来表示发电和负荷;要用与时间相关的模型(time dependent model),即要全面地考虑分布式电源与负荷的时变特征,要处理数据—采用AMR方法;要对负荷与发电的变化进行分类,抓取与规划有关的运行方面的问题;要判断以不同时间间隔表示功率变化的典型“日模式”。

例如:对于新增变电站的规划,采用传统的规划方法需投资110万欧元,而基于随机潮流的规划方法仅需要投资83.7万欧元,相当于削减了24%的一次投资,差异较小,因为不确定性程度较低。

对于同期6个350kW快速充电站的规划方案,其额外负荷为2MW,采用传统的规划方法需投资212.8万欧元,而基于随机潮流的规划方法仅需要投资101.7万欧元,节约近50%,但是一些节点压降大于10%的时间1年只有5秒。
 
ICT技术的应用

高级量测技术(AMI)、停电管理系统(OMS)、地理信息系统(GIS)。面临的挑战包括:体系结构的设计、互操作性、分布式控制、传感技术、海量数据处理、数据模型等。

建议电力博士要学习和掌握ICT技术,电力博士生要深入学习通信网的知识,在规划、可靠性、风险中应该有能力对电网、通信网进行协同。现在智能电表有很多数据,在规划时应采用一些来自智能电表中的实际数据。