【2017年整理】主動配電網新技術

1、,,,主動配電網新技術,1/46,目 錄,2/46,主動配電網的來源,范明天，教授級高級工程師，國際大電網會議（CIGRE）中國配電與分布式發(fā)電（C6）專委會主任，中方委員。研究方向為配電系統規(guī)劃主動配電系統規(guī)劃,2008年CIGRE C6.11工作組發(fā)布的研究報告使用了“active distribution networks （ADN）”的術語 ，國內有學者根據報告的內容，將其翻譯為“主動配電網”。,3/46,主動配電

2、網的特點,主動配電網是可以綜合控制分布式能源（分布式發(fā)電、柔性負載和儲能）的配電網，可以使用靈活的網絡構架實現潮流的有效管理，分布式能源在其合理的監(jiān)管環(huán)境和接入準則基礎上承擔對系統一定的支撐作用。,,,,,,,,4/46,,,,,PDN,ADN,,,,,,主動配電網核心理念,5/46,主動配電網與微電網,6/46,主動配電網與智能電網,主動配電網是智能配電網技術發(fā)展的高級階段技術。,7/46,,,,,,,,,,ADINE工程,保護定值

3、自適應整定,反孤島保護,基于DG的電壓控制,,,基于靜止同步補償器的電能質量控制,電壓協調控制,歐盟FP6主 導 的ADINE(即active distribution network)示范工程，其核心理念是利用自動化、信息、通信，以及電力電子等新技術實現對大規(guī)模 接 入DG的 配 電 網 進 行 主 動 管 理 （active work management）。,主動配電網的發(fā)展動態(tài),8/46,2012年863項目“主動配電網的間歇

4、式能源消納及優(yōu)化技術研究與應用”，在廣東電網示范,主動配電網的發(fā)展動態(tài),2014年863項目“多源協同的主動配電網運行關鍵技術研究及示范”將分別在佛山、北京、貴陽、廈門進行示范,9/46,主動配電網的發(fā)展動態(tài),廣東電網主動配電網示范工程,能夠自主協調控制間歇式新能源與儲能裝置等分布式發(fā)電單元，積極消納可再生能源并確保網絡的安全經濟運行。,10/46,主動配電網的發(fā)展動態(tài),貴州主動配電網示范工程,集水電、風電、光伏、冷熱電聯供、儲能、電動

5、汽車充電設施的主動配電網集成示范工程。,11/46,12/46,主動配電網關鍵技術體系,,高滲透率分布式發(fā)電對配電網的影響,1,3,2,,提高配電網的經濟性 ，考慮其可用率，為提高配電網規(guī)劃效率提出新方向。,,,對電壓穩(wěn)定、繼電保護、故障定位、能量管理方面產生影響；也對配電網產生間歇性影響，建立相應的并網技術進行控制管理。,,購售電雙方角色變換，出現能量投資或運行商，市場運營模式將面臨新的變革。,13/46,主動配電網關鍵技術體系,,,

6、1,ADN綜合規(guī)劃設計,,,ADN運營模式,,,ADN運行控制,,1.,,2.,,3.,14/46,,,分布式能源消納模式,ADN的間歇式能源能量流,,主動配電網規(guī)劃設計,15/46,主動配電網運行控制,,,主動配電網消納機制,16/46,,,AND三種控制方式,主動配電網運行控制,網側運行控制模式,網側運行控制模式,源—網雙側協調運行控制模式,源側運行控制模式,17/46,主動配電網運行控制,電網側應用ADMS，僅依靠直接對中壓并

7、網點開關、聯絡開關、儲能裝置、電能質量治理裝置等電網側可控設備進行控制,,在網側運行控制模式失效的條件下，通過用戶側微網管理系統（或分布式發(fā)電控制系統）間接地，或通過協議直接地對用戶側的光伏發(fā)電系統進行有效控制，從網端、發(fā)電端協調抑制其對配電網的影響,,,網側運行控制模式,,源--網雙側協調運行控制模式,18/46,主動配電網運行控制,,,源側運行控制模式,對于多個零散小規(guī)模發(fā)電在配電網的并網，原則上應實現自發(fā)自用及少量上網，電網側僅監(jiān)

8、測并網點動態(tài)。,僅當以上兩種情形在發(fā)生影響電網穩(wěn)定運行或電能質量超標時，電網側應用ADMS直接通過并網點開關設備進行切除。,對于一定滲透率并網用戶側而言，應用微網管理系統（或分布式發(fā)電控制系統）；,19/46,主動配電網靈活運營模式,,,主動配電網靈活運營模式,,以光伏并網為例： 在用戶處投建光伏發(fā)電，在滿足用戶需求的基礎上要求電網完全接受和消納，實現自身利益最大化。 用戶要求接入光伏以降低用電成本，多余電力則上送電網進

9、一步獲取利益。 此外，可能存在第三方能量管理企業(yè)對用戶內部進行能量優(yōu)化管理。,20/46,21/46,關于電壓穩(wěn)定性的定義至今仍存在分歧1990年IEEE將電壓穩(wěn)定性定義為“系統維持電壓的能力。” 電壓崩潰是指由于電壓不穩(wěn)定所導致的系 統內大面積，大幅度的電壓下降的過程。,電壓穩(wěn)定性,22/46,電壓穩(wěn)定性,現在普遍被接受的觀點是電力系統中電壓水平主要由無功功率平衡條件決定。許多文獻把電壓崩潰歸結為由于系

10、統不能滿足無功需求的增加，在某些不良運行點或當系統受到較大擾動后，因為發(fā)電機勵磁系統的強勵和負荷端電壓下降，負荷需求減少，系統能保持電壓相對穩(wěn)定。隨后，由于帶負荷調壓變壓器的連續(xù)調節(jié)使負荷端電壓升高，供電得以恢復，同時帶負荷調壓變壓器一次側電壓下降，電流上升，發(fā)電機無功越限，其連鎖反應使負荷電壓下降，電壓穩(wěn)定破壞。,23/46,電壓不穩(wěn)定,主動配電網導致電壓不穩(wěn)定的因素,暫態(tài)不穩(wěn)定,長期不穩(wěn)定,24/46,電壓穩(wěn)定性影響因素,DG及其接

11、口電路對主動配電網電壓穩(wěn)定性的影響,,,靜態(tài)影響,動態(tài)影響,25/46,DG location,26/46,Standards,27/46,VSC topology and control,28/46,Grounding,29/46,無功支持,30/46,電壓穩(wěn)定性影響因素,,,DG reactive power,,,,負載無功,,有功功率流,主網無功,,饋線電壓等級,31/46,32/46,,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,

12、33/46,無功功率的協調控制對于主動配電網的穩(wěn)定運行極其重要，尤其是在高滲透率的配電網情況下，DG對電壓無功的調節(jié)要么強制實施要么引導應用。而且政府部門還會對參與無功功率調節(jié)控制的DG在稅收和其他輔助性的服務方面提供優(yōu)惠，這將激勵DG的擁有者參與到全系統的電壓控制中來。而這些綜合化控制必須適應系統的操作要求：,,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,含DG下的電壓可靠性指標,含DG的等效網絡模型,5,4,34/46,,無功功率的協調控制

13、以及實例仿真結果,這就是綜合接入DG后的所有可能的電壓無功控制方式,35/46,,1 局部控制：利用DG對當地的電壓進行控制管理2 集中控制：基于規(guī)則的分布式發(fā)電系統的控制3 基于模型的控制：將DG模型和可控性在優(yōu)化過程中相結合,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,DG控制方式可以總結為以下三種,36/46,,為了驗證DG的接入對電壓的影響，這里對一個簡單的例子進行仿真驗證，其系統圖如下：,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,配

14、電網的協調無功功率和電壓控制策略是通過有載調壓變壓器、電容器、分布式電源、配電網靜止功率補償器。,37/46,,電容器組根據負荷2的電壓來進行控制配電網靜止無功補償器來確保關鍵負荷的管理有載調壓變壓器對整個饋線的電壓保持分析以及與DSTATCOM和DG協調控制。,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,每個設備的主要控制方案,38/46,,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,下圖表為系統參數和各種故障的參數,39/46,,無功功率

15、的協調控制以及實例仿真結果,此圖為在四種DG輸出和負荷情況下，系統的優(yōu)化效果,40/46,,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,電壓穩(wěn)定指標,41/46,,無功功率的協調控制以及實例仿真結果,電壓調整率,網絡損耗,由于分布式電源的接入，使得上游的功率流動減少，導致了線路電流的減少，網絡損耗自然下降,由于分布式電源的接入，給系統有無功功率的支持，在同樣負荷的情況下，節(jié)點的電壓值變化幅度將變小,42/46,,,小結與我們的思考,在能

16、源危機加劇、環(huán)境惡化的背景下，對主動配電網技術進行研究與應用將是未來電網的發(fā)展方向。我們以這次課程宣講為機會，向大家介紹了主動配電網的相關概念、工程建設情況、發(fā)展動態(tài)與關鍵技術，并主要介紹了主動配電網的電壓穩(wěn)定性問題。,43/46,,,小結與我們的思考,主動配電網作為智能配電網的一種高級階段與技術形態(tài)，其理論和實踐才剛剛開始，在規(guī)劃、運行、控制以及市場交易等眾多領域都有大量的問題需要深入研究，由于分布式能源的滲透率不斷提高，主動配電網同

17、時也孕育了一個全新的市場機遇，不僅對電網公司而且對于電力用戶以及能源供應企業(yè)都有機會從主動配電網的發(fā)展中收獲相應的利益。,44/46,,,小結與我們的思考,規(guī)劃方面主動配電網需要優(yōu)先解決源網的協同規(guī)劃以及一次與二次協同規(guī)劃問題；運行控制方面主動配電網需要優(yōu)先解決間歇性波動對配電網電壓調節(jié)以及功率平衡問題；運營方面主動配電網需要優(yōu)先解決電網與用戶的利益協同問題，建立適合的運營模式以保證各方利益均衡發(fā)展。,45/46,,參考文獻,[1]Ma

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