前言

前言

近年來，分布式電源及電動汽車充換電設施在配電網(wǎng)層面的大量接入，使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)呈現(xiàn)出愈加復雜的“多源性”特征，對配電網(wǎng)供電的安全性和可靠性、資產(chǎn)利用率和電氣效率以及電能質量等諸多領域產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。

2008年，國際大電網(wǎng)會議提出“主動配電網(wǎng)”的概念。主動配電網(wǎng)和智能微電網(wǎng)均屬于智能配電網(wǎng)，前者是分布式電源直接接入電網(wǎng)公司的公共配電網(wǎng)運行的，而后者則設計成可以孤網(wǎng)運行。主動配電網(wǎng)是融合信息、通信、控制、多能源的復雜集成系統(tǒng)，具有對分布式電源、儲能、電動汽車和需求側響應等可響應負荷進行優(yōu)化調(diào)控的能力，能夠針對電力系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，以經(jīng)濟性安全性為控制目標，自適應調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡、發(fā)電及負荷。其主要特征體現(xiàn)在:1)可充分消納各類分布式電源并能對其進行監(jiān)測與優(yōu)化調(diào)控;2)具有良好的可觀性和較高自動化水平;3)具有靈活的運行方式并與用戶交互性高;4)可提供高質量的供電服務(可靠性、諧波、電壓)。

當前，主動配電網(wǎng)的研究偏重于規(guī)劃、控制、能量管理等領域。在規(guī)劃領域，重點關注分布式電源的優(yōu)化配置，提出了多種規(guī)劃方法;控制角度，多針對主動配電網(wǎng)的多源性特征，研究正常運行情況下的電能品質提升技術以及緊急情況下的供電恢復策略;能量管理角度，著重開發(fā)高效率的優(yōu)化潮流技術來解決主動配電網(wǎng)復雜雙向潮流問題以及能源利用效率問題。

與此同時，各國積極開展主動配電網(wǎng)示范工程建設。歐盟在丹麥、西班牙以及英國等地深入開展了主動配電網(wǎng)技術研究及示范工程建設。最具影響力的是ADINE示范工程，重點研究大規(guī)模分布式電源與主動配電網(wǎng)的交互特性，從而解決主動配電網(wǎng)中的保護、電壓控制、電能質量、故障穿越和孤島運行等一系列問題。我國將主動配電網(wǎng)作為國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)的研究方向。2012年，啟動了“主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術研究與應用”課題研究，并在廣東電網(wǎng)進行示范。2014年，863項目“主動配電網(wǎng)運行關鍵技術研究及示范”將分別在北京、廈門、佛山、貴陽等地進行工程示范。

為了實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的4個特征，所面臨的挑戰(zhàn)是極其廣泛的。未來的研究重點如下:

(1)主動配電網(wǎng)需要靈活的網(wǎng)絡拓撲結構、新的保護方案、新的電壓控制和新的儀表，需要構建安全開放的通信系統(tǒng)。應擴展和升級基礎設施，改善通信與互連性;研究計算機網(wǎng)絡(賽博系統(tǒng))物理(拓撲結構)設計方法、指標和分析工具，以保證計算機網(wǎng)絡安全性和快速恢復能力。

(2)主動配電網(wǎng)涉及多系統(tǒng)的融合、多種新技術的整合、多種能源及新型設備入網(wǎng)。重點研究設備性能標準及相應指標、通信互操作性標準、收集和管理配電層運行數(shù)據(jù)的標準化方法等。

(3)研究新型運行和規(guī)劃模型與工具輔助調(diào)度決策。重點研究連接輸電、配電和通信的標準模型;計及分布式電源時，實現(xiàn)負載和電源平衡的綜合電網(wǎng)模型和方法;動態(tài)電價下負荷預測的概率模型;高不確定性下電網(wǎng)優(yōu)化運行和優(yōu)化電源規(guī)劃的隨機方法;分布式網(wǎng)絡的控制體系結構和電壓管理;能夠向運行人員提供態(tài)勢感知和其他可行動信息的可視化和解析工具等。

(4)開發(fā)利用能源效率(EE)、需求響應(DR)和負荷控制(DLC)的智能工具和技術，重點研究EE、DR和DLC的評估、測量和證實方法。

天津大學電氣與自動化工程學院

余貽鑫

2014年12月