有源配电网中分布式电源接入与储能配置

有源配电网中分布式电源接入与储能配置

巴可热木·艾克拜尔 ,傅强, 赵超阳

国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司  830022

摘要：含分布式电源的配电网，亦称之为“有源配电网(activeDistributednetwork，ADN)”，作为分布式能源利用的主要手段，对缓解能源危机、优化能源结构、推动节能减排、调节电网负荷峰谷差、改善电能质量具有重要意义。微网作为分布式电源接入电力系统的有效利用方式，能实现大规模、多类型的新能源就地消纳和即插即用，正在成为有源配电网的关键一环。当微网在配电网中大量存在并发展成多微网系统(微网群)后，可以通过寻求微网之间的连接方案，即合理构建基于微网的有源配电网，构建新型有源智能配电网。

关键词：有源配电网；分布式电源；储能配置；

引言

在“双碳”背景下，规模化的分布式电源（Distributed Generation，DG）开始大量接入配电网，配电网对分布式电源的消纳能力逐渐成为研究热点。分布式电源接入配电网可起到改善能源利用结构、支撑节点电压与提升可靠性指标等作用，但过多的分布式电源接入也会对系统的运行和控制产生影响，导致节点电压越限，对系统稳定性造成影响。

1新型有源配电网基本特征

1.1网架有源化

随着配电网系统中分布式新能源发电占比不断提高，传统配电系统中供用电环节角色界限逐渐模糊，配电网趋向有源化。鉴于有源配电网分布式新能源受制于地理、季节和天气等因素影响，新型配电网系统规划和保护策略需要多种场景考虑，并对新能源发电管理与控制提出更高要求。

1.2装备智能化

对配电网运行中产生的大量数据，进行收集、传输、储存和分析，利用大数据技术为调度决策、运行维护和电力交易提供精准指导，实现系统运行可调控。一则智能电力设备通过自我传感、告警和状态分析等功能发挥，体现本地计算能力；二则家用电器具备智能控制功能，在用户许可下，与电力系统实行良性互动，参与电网辅助业务。

2有源配电网方案设计的基本原则

1）电压等级。有源配电网电压等级的选择应按照安全性、灵活性、经济性的原则，根据有源配电网中分布式电源和负荷的容量、并网线路载流量、大电网中上级变压器及线路可接纳能力、地区配电网情况综合比选后确定。2）并网联络线导线截面。有源配电网并网线路导线截面选择需根据所需交换的容量、并网电压等级选取，并考虑有源配电网运行控制策略的影响等因素；导线截面一般按持续极限输送容量选择。3）开关设备。并网开关置于连接有源配电网与大电网间的公共连接点处。在发生大电网故障、电能质量等事件时，静态开关应该能自动地将有源配电网切换到孤岛运行状态；此后，当上述事件消失时，它也应自动实现有源配电网与大电网的重新连接。4）继电保护及自动装置。有源配电网继电保护及安全自动装置配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应符合现行国家标准GB/T14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》、DL/T584—2017《3kV~110kV电网继电保护装置运行整定规程》和GB50054—2011《低压配电设计规范》的要求。

3方案设计

3.1增强有源配网主动调节能力

一是优化无功补偿降低降损。衢州公司推进分布式无功补偿装置及控制系统示范工程的建设，通过协调优化控制单元及4G/5G通信技术交互信息技术优化电容器组的投切，达到配电网总损耗最小的目标。在嘉兴、宁波地区试点分布式电源高渗透率配电网“网”侧、“源”侧的无功设备优化控制，推动分布式光伏电站分别接入配网AVC及地调主站AVC的优化协调控制，提升配电网电压合格率及经济运行水平。二是推进省地可调资源协同控制。实现省地两级调度协同控制功能，在地区自动化主站系统部署AGC功能，省调从全网角度进行功率平衡和分布式电源就地消纳，地调接收省调下发的协调控制需求或整体发电指标，对非统调小水电、小火电及分布式电源及可控负荷实施闭环控制，促使地区电网形态由单向的被动电力平衡向多元的主动电力平衡转变。

3.2推进非侵入式负荷辨识与互动

将非侵入式负荷辨识技术与居民智能电表相结合，通过智能电能表，实时感知居民空调、地暖、热水器和电冰箱等家用电器使用情况，做到负荷精准辨识，为电网安全稳定和经济运行提供保障。研制开发与居民用户非侵入式负荷识别设备可实时互动设施，达到对电源插座、家用电器，以及空调、地暖和新风系统等智能化控制，实现用电有效预测和调控。

3.3探索网格化光伏管理模式

开展地县配调配网和分布式电源调度网格化管理试点，在试点“台区统一调度、台区内自治”的低压分布式电源调度管理模式。积极参与光伏电站设计方案审查，实现并网调度协议电子化，严把光伏电站验收，规范光伏电站自动化参数和接入数据核对，对光伏发电遗留问题联合营销部门及时督促整改，同时加强光伏电站日常监测，将光伏电站工况、数据质量作为日常巡视重要环节，发现缺陷及时通知相关单位整改。

3.4储能系统的定容原则

有源配电网中储能系统容量配置时应以需求为导向，考虑削峰填谷、跟踪计划出力、紧急支撑电源、需求响应等典型应用场景，按照综合应用需求进行容量配置。在项目规划设计阶段确定，可以通过建立全生命周期内的目标函数和约束条件，将储能系统容量作为优化变量，采用遗传算法、粒子群算法等进行优化求解。在实际工程中，通常应用针对分布式电源开发的规划设计软件，如美国能源部可再生能源实验室的HOMER和Hybrid2软件。

4结束语

随着分布式新能源的开发与利用，“源网荷储”良性协调互动，使得配电网势必与分布式能源、储能、可调负荷间高效融合。研究有源配电网中分布式能源接入与储能配置，对支撑有源配电网科学发展具有十分重要的意义。1）有源配电网在系统一次、继电保护及安全自动装置、调度自动化方面与常规配电网规划设计存在差异，基本技术原则应特别关注。2）分布式电源和储能容量的优化配置是有源配电网建设的基础，应在经济性、可靠性、可再生能源利用率、分布式电源容量限值、储能系统可靠运行等方面进行目标优化和条件约束。

参考文献

[1]林经纬.“双碳”目标下新型有源配电网建设探析[J].大众用电,2022,37(05):41-43.

[2]刘建伟,李学斌,刘晓鸥.有源配电网中分布式电源接入与储能配置[J/OL].发电技术:1-9[2022-06-27].

[3]袁简.有源配电网中分布式电源及储能的配置方法研究[D].东南大学,2016.