智能用電技術(shù)背景下的配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃研究綜述

李勝男

摘要：現(xiàn)如今，我國的國的國民經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會在不斷的進(jìn)步，為適應(yīng)大規(guī)模分布式電源、儲能、電動汽車接入配電網(wǎng)后發(fā)電方式和用電行為的改變，智能用電技術(shù)成為當(dāng)前及未來智能電網(wǎng)研究的趨勢?；谥悄苡秒娂夹g(shù)的內(nèi)涵及核心特征，從需求側(cè)響應(yīng)、電能質(zhì)量調(diào)控、可再生能源消納、最優(yōu)潮流控制、設(shè)備利用率提升方面，綜述了配電網(wǎng)靈活優(yōu)化運(yùn)行的應(yīng)用需求;考慮配電網(wǎng)運(yùn)行與規(guī)劃的相互影響，從分布式電源規(guī)劃、配電網(wǎng)規(guī)劃以及儲能和電動汽車規(guī)劃3個方向?qū)Ξ?dāng)前規(guī)劃思路和研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)分析。結(jié)合源網(wǎng)荷供需靈活互動對配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃提出的挑戰(zhàn)和未來配電網(wǎng)發(fā)展趨勢，提出智能用電技術(shù)背景下配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃中需要進(jìn)一步深入研究的問題。

關(guān)鍵詞：智能用電;需求側(cè)響應(yīng);智能配電網(wǎng);優(yōu)化運(yùn)行;協(xié)調(diào)規(guī)劃

引言

隨著人民生活質(zhì)量的提高，對社會需求的增加，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國配電網(wǎng)技術(shù)急需要與科學(xué)相結(jié)合，智能配電網(wǎng)就在這種情況下產(chǎn)生，這種智能配電網(wǎng)的供電效率不僅得到了很大的提高，而且安全性也有很大的加強(qiáng)，在現(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃中只有智能配電網(wǎng)才能更加適合社會發(fā)展的要求。智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的具體應(yīng)用是我們本篇文章主要研究的重點。

1智能配電網(wǎng)概念分析

智能配電網(wǎng)對智能電網(wǎng)組成中必不可少的一環(huán)，他在智能電網(wǎng)中有著舉足輕重的地位，所以國外一些研究電網(wǎng)方面的專家在對電網(wǎng)進(jìn)行實踐性研究的過程中，配電網(wǎng)是他們研究的重點對象。他們深入研究配電網(wǎng)的高級技術(shù)，從而總結(jié)出來了一些配電網(wǎng)的特殊性質(zhì)。除此之外智能配電網(wǎng)在運(yùn)用的時候更加希望電力用戶能夠積極的參與到監(jiān)督的一環(huán)，用戶在使用的同時監(jiān)督我們的工作，提出一些在電網(wǎng)中潛藏的安全問題，形成經(jīng)濟(jì)實惠的安全運(yùn)行狀態(tài)。

2促進(jìn)配電網(wǎng)靈活優(yōu)化運(yùn)行的應(yīng)用需求

2.1需求側(cè)響應(yīng)互動需求

如前所述，越來越多的電能消費(fèi)者正變成發(fā)電者并參與到電網(wǎng)的運(yùn)行中，需求側(cè)資源若能夠作為與供應(yīng)側(cè)資源同等價值的調(diào)節(jié)手段參與系統(tǒng)整體的調(diào)控，將對削峰填谷、減小源荷供需失配和降低可再生能源出力不確定性對系統(tǒng)的影響具有重要作用。配電網(wǎng)如何充分合理調(diào)度需求側(cè)資源，使電網(wǎng)的運(yùn)行形成源荷雙側(cè)協(xié)調(diào)響應(yīng)，將是實現(xiàn)配電網(wǎng)靈活優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

2.2電能質(zhì)量調(diào)控需求

大規(guī)模間歇性DG接入配電網(wǎng)，其并網(wǎng)逆變器的控制引起的直流注入問題、輸出功率的不確定性引起的潮流的波動性勢必會對配電網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響?？偨Y(jié)DG產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題主要包括：諧波、電壓波動與閃變、頻率波動、電壓偏差等。當(dāng)前，DG接入配電網(wǎng)引起的電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為其大規(guī)模接入的主要瓶頸。未來配電網(wǎng)對大規(guī)模DG兼容包并的主要體現(xiàn)形式之一在于對廣泛接入DG后配電網(wǎng)電能質(zhì)量的調(diào)控能力。

2.3可再生能源消納需求

近年來，我國電網(wǎng)中新能源發(fā)電的占比快速增長，逐步進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展的階段。大規(guī)模新能源并網(wǎng)，對系統(tǒng)的頻率、電壓調(diào)節(jié)能力提出了更高的要求，一旦不滿足要求就很容易脫網(wǎng)，給系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利影響。智能用電在相關(guān)技術(shù)的支撐下，可增進(jìn)電力系統(tǒng)資源優(yōu)化配置，提高電力系統(tǒng)消納可再生能源的能力。以靈活互動的負(fù)荷柔性并網(wǎng)，通過智能微網(wǎng)、智能家居等技術(shù)實現(xiàn)DG的即插即用，通過儲能、電動汽車等技術(shù)直接吸收可再生能源富余出力，可以有效地促進(jìn)對可再生能源的消納。

2.4最優(yōu)潮流控制需求

最優(yōu)潮流在電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制等領(lǐng)域有著極為重要的意義。它是一種在滿足電力系統(tǒng)安全約束的前提下尋求電力網(wǎng)控制變量的最優(yōu)設(shè)定值，以達(dá)到一個或多個目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的最優(yōu)潮流控制多為單側(cè)控制，即通過控制電源的出力和分布來被動匹配負(fù)荷需求以達(dá)到最優(yōu)潮流，這往往存在調(diào)控的資源有限以及靈活性不足的問題。隨著智能用電的發(fā)展，配電網(wǎng)中的可控負(fù)荷、儲能和電動汽車均可通過需求側(cè)響應(yīng)與系統(tǒng)靈活互動，最優(yōu)潮流控制將從單側(cè)控制發(fā)展到源荷協(xié)同的雙側(cè)控制。

3面向智能用電技術(shù)的配電網(wǎng)源網(wǎng)荷規(guī)劃

3.1DG規(guī)劃

DG接入配電網(wǎng)絡(luò)，對配電網(wǎng)的節(jié)點電壓、線路潮流、輸電阻塞、供電可靠性和安全性等都會帶來影響，其影響程度與DG的安裝位置和容量密切相關(guān)，DG規(guī)劃一般包括選定安裝位置和確定安裝容量，以及綜合考慮兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系?？偨Y(jié)國內(nèi)外DG規(guī)劃方案，其優(yōu)化目標(biāo)主要集中于：系統(tǒng)可靠性最高、網(wǎng)損最小、電能質(zhì)量最優(yōu)、投資成本最低、運(yùn)行及維護(hù)成本最小、污染排放量最少、燃料消耗量最低、能源利用率最高等。

3.2配電網(wǎng)規(guī)劃

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對其進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃是保證配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要前提。配電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)設(shè)計主要是從投資成本、網(wǎng)絡(luò)損耗和可靠性等方面進(jìn)行規(guī)劃。如前所述，智能用電技術(shù)的引入使傳統(tǒng)配電網(wǎng)逐漸向主動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求可靈活調(diào)整，且需具有主動控制和運(yùn)行能力。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法都建立在未來具體的規(guī)劃網(wǎng)架之上且受諸多不確定因素的影響，一旦規(guī)劃網(wǎng)架發(fā)生變化，已經(jīng)投入的DG又可能不符合規(guī)劃初衷而造成成本沉沒。因此，面向智能用電技術(shù)的配電網(wǎng)架規(guī)劃應(yīng)該在規(guī)劃階段就考慮源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)互動。針對考慮DG和柔性負(fù)荷的配電網(wǎng)聯(lián)合規(guī)劃，已有學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究。

3.3儲能及電動汽車充電站規(guī)劃

當(dāng)前配電網(wǎng)中，廣泛應(yīng)用的具備需求側(cè)響應(yīng)能力的負(fù)荷主要是儲能系統(tǒng)、電動汽車和空調(diào)等溫控負(fù)荷。空調(diào)等溫控負(fù)荷的規(guī)劃通常以需求為導(dǎo)向，即哪個地方需要裝設(shè)空調(diào)就安裝，可規(guī)劃的空間較小。目前國內(nèi)外學(xué)者針對負(fù)荷側(cè)的規(guī)劃主要集中在儲能及電動汽車充電站的規(guī)劃上。

3.4參數(shù)量測技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

參數(shù)量測技術(shù)是智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，它能夠?qū)⑾到y(tǒng)的固定數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)通過測量以參數(shù)信息的形式表現(xiàn)出來，如某地區(qū)的固定時間段用電量的變化，通過對數(shù)據(jù)的分析可以查看該地區(qū)用戶的用電需求，以便在管理上做好預(yù)備工作，也能通過異常參數(shù)來確認(rèn)是否有漏電偷電現(xiàn)象，這對管理來說能夠極大地提升管理的效率。另外，參數(shù)量測技術(shù)還在電量和電費(fèi)的計算上有著顯著功能，隨著時代的發(fā)展，配電網(wǎng)在用戶需求不斷攀升的背景下不斷發(fā)展，用電量較前十幾年有了翻天覆地的變化，而一些地區(qū)使用的電費(fèi)計量工具還是電磁表，難以滿足高峰狀態(tài)下的電費(fèi)計量情況，這種情況下可以通過參數(shù)量測技術(shù)實現(xiàn)與用戶的溝通，解決電費(fèi)計費(fèi)問題，可見其具有較大的實用價值。

結(jié)語

隨著電力市場的開放，DG、儲能、電動汽車等柔性負(fù)荷接入配電網(wǎng)，需要一種新型用電方式以使需求側(cè)與供給側(cè)平等地參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。靈活互動的智能用電技術(shù)，賦予了配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃更加豐富的內(nèi)容。在智能用電技術(shù)背景下，總結(jié)分析配電網(wǎng)運(yùn)行對源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)互動的應(yīng)用需求以及面向智能用電技術(shù)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，是本文的立意所在。本文分類總結(jié)分析了智能用電技術(shù)背景下配電網(wǎng)靈活優(yōu)化運(yùn)行的應(yīng)用需求，并對面向智能用電技術(shù)的配電網(wǎng)規(guī)劃思路及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，最后，對下一步需要著重研究的問題和研究趨勢進(jìn)行展望。隨著智慧用能與能源互聯(lián)網(wǎng)的提出與發(fā)展，智能用電技術(shù)將迎來更多的發(fā)展和作為的空間，為建設(shè)堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)提供更有力支撐。

參考文獻(xiàn)

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