关志海

摘 要：新时期，主动配电系统是电力行业重点关注与研究的一项高新技术，主动配电系统在提高配电网调度灵活性及其对大规模分布式能源的接纳能力方面有着良好的效果，对促进电力行业的现代化、自动化、智能化发展，具有重要的意义。文章主要从规划、运行两个方面，对主动配电系统发展过程中的重要问题进行了分析，以供参考借鉴。

关键词：主动配电系统；规划；运行；配电网

中图分类号：TM715 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）33-0073-02

Abstract： In the new period， active distribution system（ADS） is a new high technology focused on and researched by electric power industry. Active distribution system has good effect in improving the dispatch flexibility of distribution network and its ability to accept large scale distributed energy. It is of great significance to promote the modernization， automation and intelligent development of the electric power industry. In this paper， the important problems in the development of active distribution system are analyzed from two aspects of planning and operation， which can be used for reference.

Keywords： active distribution system （ADS）； planning； operation； distribution network

随着时代的发展，社会对供电质量、供电安全、电网运行经济性的要求不断提高，电力行业逐渐将目光转移到了新能源的开发与利用上，以光伏、风电为代表的可再生能源、分布式能源以及以电动汽车为代表的大规模负荷接入配电网，推动着配电系统格局及架构的改变[1]。主动配电系统便是在这一背景下发展起来的，其主要目的是优化融合源、网、荷，来解决分布式电源大规模并网的问题，已经成为了配电网技术的主要发展方向。

1 主动配电系统规划中的重要问题

1.1 运行过程

在以往的配电网系统中，电力处于单向流动的状态，因此配电系统的规划准则及其运行方式均比较简单，在对配电系统进行规划的过程中，需要考虑满足负荷需求的快速增长这一关键问题，也就是以需求为主导的情况下，以历史数据为基础，准确预测负荷，并进行计算分析，明确配电设备的容量、最佳位置以及接入变电站的途径。而转变为主动配电系统之后，大规模分布式电源接入、出力存在巨大的不确定性，导致配电网的电气特性出現了重大的变化，改变了配电网的运行控制方式[2]。这样的情况下，为确保主动配电网的经济价值，必须充分考虑运行、控制问题，此外，还要考虑区域综合资源规划与能源互联网、多层次网状结构、交流与直流混合电网模式以及未来可能呈现的微型电网与大电网并存的格局等方面的问题。

从技术角度考虑，未来配电系统的规划与运行，不可避免地会受到大规模分布式电源出力存在随机性与不确定性这一特性的影响，基于此，规划阶段便要对这一因素进行充分考虑，明确运行控制措施，并确定相关的技术约束条件，如闪变、谐波、短路电流水平以及电压水平等。从数学角度考虑，运行过程的配电系统规划存在不确定性、多目标性、动态性、非线性等特征，而涉及众多不确定因素、多目标的组合优化的规划方法也十分复杂。但不可否认的是，运行过程的主动配电系统规划方法，应从以往的以成本为导向，转变为以风险为导向。

1.2 分布式电源及负荷高级建模

在以往的配电网规划中，忽视了分布式电源接入配电网系统而对配电网系统带来的影响这一因素，进行负荷预测的时候主要依据例宏观经济人口数据、历史负荷数据，无法适应新的需求，也不能确保新资源设备接入的经济性，更不能在规划结果找到解决运行问题的方法。在主动配电系统中，将会有更多复杂因素给负荷发展带来影响，例如需求侧响应、配电网主动管理等，从而会呈现出更加复杂、多变的特性。面对这样的情况，主动配电系统规划的时候，应充分考虑分布式电源需求资源的复杂性及出力的随机性等特征，对负荷与分布式电源进行高级建模，用表征用户日用电负荷特性与概率的模型，从而达到提高配电系统规划精细度的目的。

1.3 智能建筑能源集成

随着生活水平的不断提高，人们也逐渐提高了对建筑质量的要求，促使绿色建筑、智能建筑得到了不断发展。这样的背景下，绿色建筑接入分布式电源，已经成为可再生分布式能源应用的主要方向与发展趋势，分布式电源规划中，智能建筑能源集成规划也会占据越来越重要的地位[3]。智能建筑集成能源系统之中，用电负荷包括电负荷、热负荷、冷负荷，用电负荷复杂程度更高，储能类型包括储电、储热、储冷，更加多样化，此外设备可控程度也会变成能量型储能与功率型储能、不可控电源与可控电源、不可控负荷与可控负荷共存的局面，这些现象，均在很大程度上提高了智能建筑能源集成规划的复杂性与运行控制的难度，是未来主动配电系统规划中需要高度重视的问题。

2 主动配电系统运行中的重要问题

2.1 调度控制模型

若想要使主动配电系统得到优化运行，关键在于准确建立高渗透率DERs接入条件下的调度控制模型。从调度控制模型反面上考虑，与传统电网调度相比，主动配电系统不管是从约束条件、控制变量，还是目标函数，均有着明显的不同，发生了深刻的变化，其的可调度变量除了可控分布式电源之外，还包括一些其他的要素，如可控负荷、储能系统以及有载调压变压器、联络开关等可控单元。传统配电系统的运行控制，大多数情况下是以某一时刻的最优化运行经济合理性为主要目标。而对于主动配电系统来说，是将整个调度周期运行的经济合理性优化当作目标，与此相对应的，其技术约束条件也有所增加，不同包括传统配电系统的技术约束条件，如电源发电功率限制、潮流约束、功率平衡约束等，还需要考虑主动配电系统的一些特征，如分布式电源出力的随机性、负荷的不确定性、储能系统的容量约束、储能系统充放电过程中的能量守恒等。基于这样的情况，接下来应当将重点放到研发能够适应间歇式发电、大规模不稳定发电、电力消费不稳定需求等情况的预实时监控系统。

2.2 电压控制技术

大规模分布式电源的接入，不可避免地会使配电网的电压发生改变，这就给配电网的无功电压控制提出了更高的要求与严峻的挑战。基于此，对主动配电系统控制进行研究的时候，也要充分考虑无功电压控制的优化问题。电网系统中，优化选择全电压等级的无功资源，确保无功潮流达到最优化的状态，从而促使规模分布式电源接入的情况下配电系统电压水平保持在规定的稳定范围之内，有必要的情况下，还可以对低压侧或者是高压侧有载调压变压器分接头部位进行适当的调节[4]。除此之外，电压控制中，还需要考虑分布式发电、网络拓扑变化以及需求侧资源超短期或者是短期的改变趋势。

2.3 态势感知技术

配电系统中，存在着大量的分布式电源，在线量测其电气量的难度非常大，面对这样的情况，应研发以预测精度为基础的超短期分布式电源出力与负荷预测的态势感知技术。态势感知技术的主要特点为，对多类型时空尺度观测数据进行综合利用，并有机结合来自于智能电表、同步测量单元以及综合测量单元等渠道的信息，联系超短期分布式电源出力与负荷预测结合，最终从庞大的电网运行信息中将有价值的信息准确的提取出来，达到实时跟踪、掌握配电系统运行情况的目的，从而将电网的被动安全管理转变为主动安全管理。

2.4 配电网保护

高渗透率DERs接入条件下的配电网保护，其最重要的内容便是研发相关控制系统与理论，解决快速判断故障范围及其原因的问题，并根据仿真分析，明确控制措施，同时，还需要解决如何借助智能系统实现主动配电系统的自愈，提高电网调度控制的智能化、自动化程度，确保同电网的衔接有效、电力供应的安全。

2.5 协调控制技术

主动配电系统运行中，从系统运行优化方面来看，其主要内容便是源/网/荷的协调控制技术。其与需求管理特性有機融合起来，并充分考虑柔性负荷、储能系统、分布式电源的多尺度时间互补特性以及气象预测、负荷预测、电价等信息，对配电网可控单元、柔性负荷、储能系统、分布式电源进行全面的协调优化控制，不仅可以确保电网的可靠性、安全性及其供电质量，将柔性负荷的调节作用、储能系统的快速功率吞吐能力充分发挥出来，还可以提高主动配电系统的运行经济性及主动控制能力。

3 结束语

综上，主动配电系统已经成为了配电网未来的主要发展方向，目前我国对于主动配电系统的研究尚处于理论探索阶段，接下来应进一步加强对新技术、新方法、新模型的研究，致力于实现配电系统对于大规模分布式电源的接入，进一步提高电网系统的智能化、自动化水平。

参考文献：

[1]高亚静，朱静，程华新，等.计及不确定性因素基于多场景的主动配电系统短期供电能力评估[J].中国电机工程学报，2016，36（22）：6076-6085.

[2]林君豪，张焰，陈思，等.考虑可控负荷影响的主动配电系统分布式电源优化配置[J].电力自动化设备，2016，36（09）：46-53+73.

[3]王玮，李睿，姜久春.面向能源互联网的配电系统规划关键问题研究综述与展望[J].高电压技术，2016，42（07）：2028-2036.

[4]吕天光，艾芊，孙树敏，等.含多微网的主动配电系统综合优化运行行为分析与建模[J].中国电机工程学报，2016，36（01）：122-132.

[5]靳小龙，穆云飞，贾宏杰，等.面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略[J].电工技术学报，2014（12）.

[6]刘东，陈云辉，黄玉辉，等.主动配电网的分层能量管理与协调控制[J].中国电机工程学报，2014（31）.

[7]钟清，孙闻，余南华，等.主动配电网规划中的负荷预测与发电预测[J].中国电机工程学报，2014（19）.