主动配电网新技术

1、 主动配电网新技术1/46主动配电网概述主动配电网概述 1主动配电网关键技术体主动配电网关键技术体系系2总结和展望总结和展望 4目目 录录2/46主动配电网的来源主动配电网的来源范明天，教授级范明天，教授级高级工程师，国高级工程师，国际大电网会议（际大电网会议（CIGRE）中国配）中国配电与分布式发电电与分布式发电（C6）专委会主）专委会主任，中方委员。任，中方委员。研究方向为配电研究方向为配电系统规划主动配系统规划主动配电系统规划电系统规划 2008年年CIGRE C6.11工作工作组 发 布 的 研 究 报 告 使 用 了组 发 布 的 研 究 报 告 使 用 了“active distr

2、ibution networks （ADN）”的术语的术语 ，国内有学，国内有学者根据报告的内容，将其翻译为者根据报告的内容，将其翻译为“主动配电网主动配电网”。3/46主动配电网的特点主动配电网的特点 主动配电网是主动配电网是可以综合控制分布式能源（分布式发可以综合控制分布式能源（分布式发电、柔性负载和储能）的配电网，可以使用灵活的网络电、柔性负载和储能）的配电网，可以使用灵活的网络构架实现潮流的有效管理，分布式能源在其合理的监管构架实现潮流的有效管理，分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。4/46PDNADN主动

3、控制主动控制主动服务主动服务主动规划主动规划主动管理主动管理主动配电网核心理念主动配电网核心理念5/46主动配电网与微电网主动配电网与微电网电网形式电网形式所属关系所属关系运行状态运行状态主动配电网主动配电网 企业电网企业电网常态并网、常态并网、条件孤岛条件孤岛微电网微电网客户电网客户电网常态孤岛、常态孤岛、条件并网条件并网6/46主动配电网与智能电网主动配电网与智能电网强调能量强调能量 价值价值强调信息强调信息 价值价值智能智能电网电网被动被动网络网络微网微网 可靠可靠电网电网自治自治电网电网主动主动配电网配电网网络规模网络规模可持续性可持续性高效性高效性灵活性灵活性智能化智能化网络功能网络

4、功能主动配主动配电网是电网是智能配智能配电网技电网技术发展术发展的高级的高级阶段技阶段技术。术。7/46ADINE工程工程保护定值自适应整定保护定值自适应整定反孤岛保护反孤岛保护基于基于DG的电压控制的电压控制基于静止同步补偿器的基于静止同步补偿器的电能质量控制电能质量控制电压协调控制电压协调控制 欧盟欧盟FP6主主 导导 的的ADINE(即即active distribution network)示范工程，其核心理念是利用自动化、信息示范工程，其核心理念是利用自动化、信息、通信，以及电力电子等新技术实现对大规模、通信，以及电力电子等新技术实现对大规模 接接 入入DG的的 配配 电电 网网 进

5、进 行行 主主 动动 管管 理理 （active work management）。）。主动配电网的发展动态主动配电网的发展动态8/4620122012年年863863项目项目“主动配电网的间歇主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应式能源消纳及优化技术研究与应用用”，在广东电网示范，在广东电网示范主动配电网的发展动态主动配电网的发展动态20142014年年863863项目项目“多源协同多源协同的主动配电网运行关键技术的主动配电网运行关键技术研究及示范研究及示范”将分别在佛山、将分别在佛山、北京、贵阳、厦门进行示范北京、贵阳、厦门进行示范9/46主动配电网的发展动态主动配电网的发展动态广东

6、电网主动配电网示范工程广东电网主动配电网示范工程 能够自主能够自主协调控制间歇协调控制间歇式新能源与储式新能源与储能装置等分布能装置等分布式发电单元，式发电单元，积极消纳可再积极消纳可再生能源并确保生能源并确保网络的安全经网络的安全经济运行。济运行。10/46主动配电网的发展动态主动配电网的发展动态贵州主动配电网示范工程贵州主动配电网示范工程集水电、风集水电、风电、光伏、电、光伏、冷热电联供、冷热电联供、储能、电动储能、电动汽车充电设汽车充电设施的主动配施的主动配电网集成示电网集成示范工程。范工程。11/46主动配电网关键技术体系主动配电网关键技术体系212/46主动配电网关键技术体主动配电网

7、关键技术体系系高渗透率分布式发电对配电网的影响高渗透率分布式发电对配电网的影响 1 3 2提高配电网的经济性提高配电网的经济性 ，考虑其可用率，为提高，考虑其可用率，为提高配电网规划效率提出新方向。配电网规划效率提出新方向。对电压稳定、继电保护、故障定位、能量管理对电压稳定、继电保护、故障定位、能量管理方面产生影响；也对配电网产生间歇性影响，方面产生影响；也对配电网产生间歇性影响，建立相应的并网技术进行控制管理。建立相应的并网技术进行控制管理。购售电双方角色变换，出现能量投资或运行购售电双方角色变换，出现能量投资或运行商，市场运营模式将面临新的变革。商，市场运营模式将面临新的变革。13/46主

8、动配电网关键技术体主动配电网关键技术体系系1ADNADN综合规综合规划设计划设计ADNADN运营运营模式模式ADNADN运行运行控制控制1.2.3.14/46分布式能源分布式能源消纳模式消纳模式ADNADN的间歇式能源能量流的间歇式能源能量流点消纳点消纳线消纳线消纳面消纳面消纳主动配电网规划设计主动配电网规划设计15/46主动配电网运行控制主动配电网运行控制主动配电网主动配电网消纳机制消纳机制16/46ANDAND三种控三种控制方式制方式主动配电网运行控制主动配电网运行控制网侧运行控制模式网侧运行控制模式网侧运行控制模式源源网双侧协调运行控制模式网双侧协调运行控制模式源侧运行控制模式源侧运行控

9、制模式17/46主动配电网运行控制主动配电网运行控制 电网侧应用电网侧应用ADMS，仅依靠直接对中压并网点开，仅依靠直接对中压并网点开关、联络开关、储能装置、电能质量治理装置等电网关、联络开关、储能装置、电能质量治理装置等电网侧可控设备进行控制侧可控设备进行控制 在网侧运行控制模式失效的条件下，通过用户侧微在网侧运行控制模式失效的条件下，通过用户侧微网管理系统（或分布式发电控制系统）间接地，或通网管理系统（或分布式发电控制系统）间接地，或通过协议直接地对用户侧的光伏发电系统进行有效控制，过协议直接地对用户侧的光伏发电系统进行有效控制，从网端、发电端协调抑制其对配电网的影响从网端、发电端协调抑制

10、其对配电网的影响网侧运行控制模式网侧运行控制模式源源-网双侧协调运行控制模式网双侧协调运行控制模式18/46主动配电网运行控制主动配电网运行控制源侧运行控制模式源侧运行控制模式 对于多个零散小规模发电在配电网的并网，对于多个零散小规模发电在配电网的并网，原则上应实现自发自用及少量上网，电网侧仅原则上应实现自发自用及少量上网，电网侧仅监测并网点动态。监测并网点动态。 仅当以上两种情形在发生影响电网稳定运行仅当以上两种情形在发生影响电网稳定运行或电能质量超标时，电网侧应用或电能质量超标时，电网侧应用ADMS直接通直接通过并网点开关设备进行切除。过并网点开关设备进行切除。 对于一定渗透率并网用户侧而

11、言，应用微网对于一定渗透率并网用户侧而言，应用微网管理系统（或分布式发电控制系统）；管理系统（或分布式发电控制系统）； 19/46主动配电网灵活运营模主动配电网灵活运营模式式主动配电网灵活运营模式主动配电网灵活运营模式以光伏并网为例：以光伏并网为例： 在用户处投建光伏发电，在满足用户需求的在用户处投建光伏发电，在满足用户需求的基础上要求电网完全接受和消纳，实现自身利益基础上要求电网完全接受和消纳，实现自身利益最大化。最大化。 用户要求接入光伏以降低用电成本，多余电用户要求接入光伏以降低用电成本，多余电力则上送电网进一步获取利益。力则上送电网进一步获取利益。 此外，可能存在第三方能量管理企业对用

12、户此外，可能存在第三方能量管理企业对用户内部进行能量优化管理。内部进行能量优化管理。 20/46电压稳定性与无功支持电压稳定性与无功支持321/46 关于电压稳定性的定义至今仍存在分关于电压稳定性的定义至今仍存在分歧歧1990年年IEEE将电压稳定性定义为将电压稳定性定义为“系统系统维持电压的能力。维持电压的能力。” 电压崩溃是指由于电压不稳定所导致电压崩溃是指由于电压不稳定所导致的系的系 统内大面积，大幅度的电压下降的过统内大面积，大幅度的电压下降的过程。程。电压稳定性22/46电压稳定性23/46电压不稳定主动配电网导致电压不稳定的因素主动配电网导致电压不稳定的因素暂态不稳定暂态不稳定长期

13、不稳定长期不稳定24/46电压稳定性影响因素DG及其接口电路对主动配电网电压稳定性的影响静态影响动态影响25/46DG location26/46Standards27/46VSC topology and control28/46Grounding29/46无功支持30/46电压稳定性影响因素 负载无功负载无功 有功功有功功率流率流主网无功主网无功馈线电馈线电压等级压等级31/46总结和展望总结和展望 432/4633/46 无功功率的协调控制对于主动配电网的稳定运行极无功功率的协调控制对于主动配电网的稳定运行极其重要，尤其是在高渗透率的配电网情况下，其重要，尤其是在高渗透率的配电网情况下，

14、DG对电压对电压无功的调节要么强制实施要么引导应用。而且政府部门还无功的调节要么强制实施要么引导应用。而且政府部门还会对参与无功功率调节控制的会对参与无功功率调节控制的DG在税收和其他辅助性的在税收和其他辅助性的服务方面提供优惠，这将激励服务方面提供优惠，这将激励DG的拥有者参与到全系统的拥有者参与到全系统的电压控制中来。而这些综合化控制必须适应系统的操作的电压控制中来。而这些综合化控制必须适应系统的操作要求：要求：1 DG功率和换流器的限制功率和换流器的限制2 连接负荷、线路负荷以及接入位置连接负荷、线路负荷以及接入位置3 电压管理标准电压管理标准 含含DG下的电压可靠性指标下的电压可靠性指

15、标 含含DG的等效网络模型的等效网络模型34/46这就是这就是综合接入综合接入DG后的所有可能的电后的所有可能的电压无功控制方式压无功控制方式35/461 局部控制：利用局部控制：利用DG对当地的电压进行控制管理对当地的电压进行控制管理2 集中控制：基于规则的分布式发电系统的控制集中控制：基于规则的分布式发电系统的控制3 基于模型的控制：将基于模型的控制：将DG模型和可控性在优化过程中模型和可控性在优化过程中相结合相结合DG控制方式可以总结为以下三种控制方式可以总结为以下三种36/46 为了验证为了验证DG的接入对电压的影响，这里对一个简的接入对电压的影响，这里对一个简单的例子进行仿真验证，其

16、系统图如下：单的例子进行仿真验证，其系统图如下： 配电网的协调无功功率配电网的协调无功功率和电压控制策略是通过有和电压控制策略是通过有载调压变压器、电容器、载调压变压器、电容器、分布式电源、配电网静止分布式电源、配电网静止功率补偿器。功率补偿器。37/46电容器组根据负荷电容器组根据负荷2的电压来进行控制的电压来进行控制配电网静止无功补偿器来确保关键负荷的管理配电网静止无功补偿器来确保关键负荷的管理有载调压变压器对整个馈线的电压保持分析以及与有载调压变压器对整个馈线的电压保持分析以及与DSTATCOM和和DG协调控制。协调控制。每个设备的主要控制方案每个设备的主要控制方案38/46下图表为系统

17、参数下图表为系统参数和各种故障的参数和各种故障的参数39/46此图为在此图为在四种四种DG输出和输出和负荷负荷情况下情况下，系统的优化效果，系统的优化效果40/46电压稳定指标电压稳定指标41/46电压调整率电压调整率网络损耗网络损耗 由于分布式电源的接入，使得上游的功率流动减少，由于分布式电源的接入，使得上游的功率流动减少，导致了线路电流的减少，网络损耗自然下降导致了线路电流的减少，网络损耗自然下降 由于分布式电源的接入，给系统有无功功率的支持，由于分布式电源的接入，给系统有无功功率的支持，在同样负荷的情况下，节点的电压值变化幅度将变小在同样负荷的情况下，节点的电压值变化幅度将变小42/46

18、 在能源危机加剧、环境恶化的背景下，对主动配在能源危机加剧、环境恶化的背景下，对主动配电网技术进行研究与应用将是未来电网的发展方向。我电网技术进行研究与应用将是未来电网的发展方向。我们以这次课程宣讲为机会，向大家介绍了主动配电网的们以这次课程宣讲为机会，向大家介绍了主动配电网的相关概念、工程建设情况、发展动态与关键技术，并主相关概念、工程建设情况、发展动态与关键技术，并主要介绍了主动配电网的电压稳定性问题。要介绍了主动配电网的电压稳定性问题。43/46 主动配电网作为智能配电网的一种高级阶段与技术主动配电网作为智能配电网的一种高级阶段与技术形态，其理论和实践才刚刚开始，在规划、运行、控制形态，

19、其理论和实践才刚刚开始，在规划、运行、控制以及市场交易等众多领域都有大量的问题需要以及市场交易等众多领域都有大量的问题需要深入研究深入研究，由于分布式能源的渗透率不断提高，主动配电网同时也由于分布式能源的渗透率不断提高，主动配电网同时也孕育了一个全新的孕育了一个全新的市场机遇市场机遇，不仅对电网公司而且对于，不仅对电网公司而且对于电力用户以及能源供应企业都有机会从主动配电网的发电力用户以及能源供应企业都有机会从主动配电网的发展中收获相应的利益。展中收获相应的利益。44/46 规划方面规划方面主动配电网需要优先解决源网的协同规划主动配电网需要优先解决源网的协同规划以及一次与二次协同规划问题；以及一次与二次协同规划问题；运行