現(xiàn)在國內(nèi)有一個很大的誤解,認為只要接入分布式電源(DG)就是主動配電網(wǎng)。其實并非如此,主動配電網(wǎng)與微網(wǎng)的運行狀態(tài)、控制模式、電網(wǎng)構(gòu)成都有所不同。
我們現(xiàn)在有一些新的概念,Network Solution(網(wǎng)絡(luò)解決方案)和No-network Solution(非網(wǎng)絡(luò)解決方案)。
網(wǎng)絡(luò)解決方案是指調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設(shè)備。當(dāng)負荷增長時需要進行網(wǎng)絡(luò)擴容,分布式發(fā)電大量接入電壓越限時就切除分布式電源。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)解決方法是昂貴的,且分布式電源接入容量較小。由于電力負荷增長率低,且配電網(wǎng)已經(jīng)沒有擴容的空間條件,這種傳統(tǒng)的解決方案已經(jīng)顯現(xiàn)出一些問題,目前發(fā)達國家和我國的一些地區(qū)不得不考慮采用更加智能化的應(yīng)對方法。
非網(wǎng)絡(luò)解決方案是指不調(diào)整電網(wǎng)或增加電網(wǎng)設(shè)備的解決方案,如通過發(fā)電調(diào)度、需求響應(yīng)、無功功率管理的控制以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等。包括創(chuàng)新的分布式運行,對需求側(cè)、主動負荷和分布式儲能設(shè)備的集成,應(yīng)用信息通信技術(shù)等。
主動規(guī)劃即是在網(wǎng)絡(luò)解與非網(wǎng)絡(luò)解決方案之間權(quán)衡的平衡規(guī)劃。
主動控制
主動控制并不是新名詞。在配電自動化出現(xiàn)較早的國家(日本、美國),早就使用自動化功能主動地切改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、控制潮流,以提高管理水平、降低損耗,而不僅僅用于故障定位。英國學(xué)者2005年研究了主動網(wǎng)絡(luò)管理方法,其本質(zhì)就是利用AVC和OLTC對電壓進行主動調(diào)整,從而增加網(wǎng)絡(luò)對分布式電源的接入容量。
意大利將全國負荷分為三部分,基荷、可調(diào)和可控制,對負荷實現(xiàn)了主動管理。意大利現(xiàn)在每個變電站標配1兆瓦儲能,是集中儲能模式。
主動配電網(wǎng)
CIGRE C6.11 在 2008年提出了主動配電網(wǎng)(ADNs)概念發(fā)展的報告。主動配電網(wǎng)是指在靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、主動負荷和儲能三者(定義為DERs)的運行。
lCIGRE C6.19 (2009-2014年)提出了主動配電系統(tǒng)(ADS)規(guī)劃與優(yōu)化的研究報告。ADS是基于ICT系統(tǒng)、智能控制裝置、成本效益模式的基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)有資源(網(wǎng)絡(luò)、DG、儲能、主動負荷),對網(wǎng)絡(luò)解(擴容)和非網(wǎng)絡(luò)解(主動控制)進行權(quán)衡,對分布式能源(DERs)各種系統(tǒng)組合,目的是最大可能地利用現(xiàn)有資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施,滿足負荷的發(fā)展和分布式能源接入的需求,使設(shè)備比過去在更接近其物理極限條件下工作(以前是限制負載率),所述的主動配電網(wǎng)(ADN)就變?yōu)锳DS。
日本、美國、英國都做了一些所謂的主動控制,最核心是在分布式發(fā)電、主動負荷、儲能三者綜合情況下有一個靈活的結(jié)構(gòu)。
我從頭到尾參與CIGRE C6.19研究,提出主動控制系統(tǒng)必須基于ICT系統(tǒng),兼顧成本效益,對網(wǎng)絡(luò)解和非網(wǎng)絡(luò)解進行權(quán)衡。
配電網(wǎng)規(guī)劃涉及的相關(guān)問題
配電網(wǎng)規(guī)劃涉及很多事情,要綜合考慮多種資源(上級網(wǎng)絡(luò)和分布式能源)的綜合利用,要把多種負荷類型(電、熱和冷)進行相互協(xié)調(diào),要對多種網(wǎng)絡(luò)(電力網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò))的協(xié)調(diào)運行,要考慮不同利益相關(guān)者(配電企業(yè),發(fā)電商,消費者、生產(chǎn)性消費者)的協(xié)同共贏問題。
意大利學(xué)者認為在規(guī)劃中考慮運行模式是一種哥白尼式的革命?,F(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃要考慮運行模式,不再僅僅基于一個簡單運行狀態(tài)斷面(Snapshot)來表示發(fā)電和負荷;要用與時間相關(guān)的模型(time dependent model),即要全面地考慮分布式電源與負荷的時變特征,要處理數(shù)據(jù)—采用AMR方法;要對負荷與發(fā)電的變化進行分類,抓取與規(guī)劃有關(guān)的運行方面的問題; 要判斷以不同時間間隔表示功率變化的典型“日模式”。
例如:對于新增變電站的規(guī)劃,采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資110萬歐元,而基于隨機潮流的規(guī)劃方法僅需要投資83.7萬歐元,相當(dāng)于削減了24%的一次投資,差異較小,因為不確定性程度較低。
對于同期6個350kW快速充電站的規(guī)劃方案,其額外負荷為2MW,采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法需投資212.8萬歐元,而基于隨機潮流的規(guī)劃方法僅需要投資101.7萬歐元,節(jié)約近50%,但是一些節(jié)點壓降大于10%的時間1年只有5秒。
ICT技術(shù)的應(yīng)用
高級量測技術(shù)(AMI)、停電管理系統(tǒng)(OMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)。面臨的挑戰(zhàn)包括:體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計、互操作性、分布式控制、傳感技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)模型等。
建議電力博士要學(xué)習(xí)和掌握ICT技術(shù),電力博士生要深入學(xué)習(xí)通信網(wǎng)的知識,在規(guī)劃、可靠性、風(fēng)險中應(yīng)該有能力對電網(wǎng)、通信網(wǎng)進行協(xié)同?,F(xiàn)在智能電表有很多數(shù)據(jù),在規(guī)劃時應(yīng)采用一些來自智能電表中的實際數(shù)據(jù)。
總結(jié)
由于高滲透率DER的接入,未來輸配電網(wǎng)之間產(chǎn)生了雙向功率流、負荷與電源具有了雙重不確定性,客戶具有了消費者和生產(chǎn)者的雙重身份。
ADS通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有了控制潮流方向可能性,使分布式能源(DERs)在一定的程度上可承擔(dān)系統(tǒng)輔助服務(wù)的責(zé)任。
對于網(wǎng)絡(luò)的擴展和改造而言,高級自動化和控制可以作為充分利用現(xiàn)有資產(chǎn)的一個有價值的選項,在配電業(yè)務(wù)中不再將配電的運行階段和規(guī)劃階段視為是不同的任務(wù)。
信息和通信技術(shù)(ICT)不再是對電力系統(tǒng)的一個簡單的添加,在規(guī)劃和可靠性研究以及風(fēng)險分析中,需要對電力系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)的行為同時進行分析(協(xié)同仿真)。
智能電表及自動抄表(AMR)提供了大量的負荷分析和建模的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)是進行規(guī)劃的關(guān)鍵驅(qū)動因素,因為必須從在線測量獲取重要的信息,以及在實際規(guī)劃應(yīng)用程序中必須直接使用原始數(shù)據(jù)。
ADS規(guī)劃需要客戶的日負荷曲線文件,需采用概率表征其行為的不確定性。
經(jīng)過多年的研究開發(fā),規(guī)劃工具已經(jīng)做好轉(zhuǎn)移到規(guī)?;?a target="_blank">工業(yè)應(yīng)用的程度。
盡管DER滲透率還將進一步提高,但隨著相關(guān)適用可行技術(shù)的進步,ADS不僅可起著配電各層級間的功率平衡作用,還起著與上級電網(wǎng)之間的雙向功率交換通道的作用,因此ADS將成為局部區(qū)域各種能源的交換中心。
在進行ADS的相關(guān)研究工作中,我國應(yīng)該考慮我國配電網(wǎng)的具體發(fā)展階段,例如在網(wǎng)絡(luò)快速擴展的同時要處理高滲透率DER接入和提高設(shè)備智能化水平等問題。
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原文標題:【配電】一文帶你了解主動配電網(wǎng)
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