基于源网荷储互动功能的智能开闭所设计

姜华

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 江苏省南京市 210000

摘要：为使开闭所适应分布式光伏、直流充电桩、储能系统等多种分布式资源接入需求，开闭所需具备源网荷储互动的功能。以开闭所为区域中心，在开闭所内建设能量管理系统，将其供电范围内的常规负荷以及分布式光伏、储能系统、直流充电桩等分布式资源接入开闭所，并对其进行监控管理，实现开闭所基于主动配电网的网源荷储模式下协调控制运行。

关键词：开闭所；源网荷储；分布式资源

0 引言

开闭所是配电网中的关键电力设施，用于将变电站的中压馈线再分配，是区域配电网电源支撑的重要环节，常规开闭所通过配置通信管理机或DTU等配电自动化终端，将开闭所信息送至配电自动化主站，实现对开闭所的“三遥”功能[1-3]。

随着分布式光伏、直流充电桩、储能系统等分布式资源大量接入配电网，传统配电网面临着可再生电源消纳能力不足、用电互动水平低、站址面积受限等问题[4-5]。为适应配电网的发展趋势，开闭所作为配电网中的重要设施，需具备组合控制各种分布式能源能力，从而加大对可再生能源的接纳能力，提高用户的用电质量和供电可靠性。未来新型配电网将具有网架坚强、智能运行、清洁环保、智能互动等特征，开闭所需适应配电网发展的需要，具备源网荷储互动的功能。

本文针对源网荷储配电网的主要特征，首先分析各类分布式资源建设和接入方式；其实，提出开闭所能量管理系统拓扑结构以及源网荷储的协调互动方式；最后，分析具备源网荷储功能的开闭所具备的功能。

1 常规开闭所概述

常规开闭所站址一般靠近负荷中心建设，便于用户接入。中压配电设置一般采用单母线接线、单母线分段接线等形式，开闭所内若设置低压配电设施，一般采用单母线分段接线。

开闭所二次监控系统采用DTU或通信管理机，用于与配电自动化主站的通讯，将开闭所的主要电流、电压、功率、开关信号等重要信息上传主站，同时由主站实现对开闭所内开关的遥控分合。

2 源网荷储接入

随着分布式资源大量接入配电网，为使开闭所适应分布式光伏、直流充电桩、储能系统多种分布式资源和常规负荷接入需求。

智能开闭所以常规开闭所建筑物和设备为基础，综合利用大数据、信息通信等技术，为实现土地资源的集约化利用和集中运维管理，在开闭所内可布置分布式光伏、储能系统和直流充电桩，实现多种分布式资源共站址建设。同时，以开闭所为区域中心，将其供电范围内的常规负荷、分布式光伏、储能、直流充电桩接入开闭所。并对上述常规负荷和分布式资源进行监控管理，构建开闭所多种运行模式下多种控制策略，实现开闭所基于主动配电网的网源荷储模式下协调控制运行。

为实现对源网荷储资源的协调管理，在开闭所中设置能量管理系统，如图1所示，能量管理系统采用分层分区的拓扑结构，常规配电设施部署在生产管理大区，分布式资源部署在管理信息大区，间隔层设备包括安全自动装置、线路保护测控装置，站控层设备包括运行管理器和远动通信装置，同时，分布式光伏、储能系统、直流充电桩作为间隔层将信息送至开闭所能量管理系统站控层。

图1 能量管理系统拓扑结构图

3 源网荷储功能

开闭所能量管理系统具备源网荷储互动功能，实现多种分布式资源的协调运行，相关功能分析如图2所示。源网荷储系统可对分布式资源的相关数据进行监视和分析，包括发电量曲线、连续发电时间曲线、二氧化碳减排量曲线，展示新能源的实时运行数据，监视新能源的运行状态，展示分布式光伏、储能系统、直流充电桩设备的外观，以及新能源总发电量、运行时间相关运行数据。调度及协调控制实现开闭所在离网状态下多时间尺寸上的能量管理，可进行多点分布式光伏的发电功率分配与控制、分布式光伏与分布式储能协调控制、分布式光伏、分布式储能与负荷的协调控制，达到电力电量平衡和峰谷调度，实现开闭所离网状态下的微电网运行模式，保证开闭所部分重要负荷的应急用电。

基于对分布式资源数据监控和分析，开闭所源网荷储系统主要实现源网荷储协调优化控制、电压无功协调优化控制、灵活拓扑主动优化重构相关高级功能。源网荷储协调优化控制主要是考虑可再生电源消纳、运行经济性、安全稳定等方面，建立源网荷储协调优化调度的多目标优化模型，利用分布式电源功率预测结果、负荷预测结果以及开闭所实时运行状态，实现配电网能源互补和综合利用、可再生电源消纳最大化、经济效益最大化和安全稳定运行的目标。电压无功协调优化控制主要利用接入开闭所中储能变流器、逆变器等各种无功控制设备，通过无功协调控制、配电网络重构等主动管理措施实现馈线电压自动调整，对开闭所供电负荷提供无功支撑，保障配电网供电电压的稳定。灵活拓扑主动优化重构主要利用分布式电源的随机灵活特性，在配电网正常运行状态下，考虑运行经济性和资产利用率，通过主动优化重构和预防校正控制，对配电网拓扑结构进行灵活优化调整，提升配电网对可再生电源的消纳能力，规避其对配电网运行的不利影响，提升配电网的安全裕度和抗扰动能力，积极支撑配电网运行。

图2 源网荷储功能分析

4 结语

为适应分布式光伏、储能、直流充电桩等分布式资源大量接入配电网，本文通过在开闭所内建设分布式资源，实现土地的集约化使用，同时在开闭所搭建能量管理系统，满足多种分布式资源接入配电网，实现对开闭所供电范围内的分布式资源的集中监控管理，实现源网荷储系统的协调互动。

参考文献：

[1] 刘健，倪建立，邓永辉.配电自动化系统[M]，北京：中国水利水电出版社，2009.

[2] 胡立新.开闭所配电自动化的方案、功能和实施[J].黑龙江电力，2005（4）：148-150.

[3] 罗建波，胡曦琳，朱文旭.配电网开闭所实施自动化的考虑[J].江苏电力工程，2003（1）：44-45.