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一文带你了解主动配电网

时间:2017-10-20 14:47:20  来源:供用电杂志   作者:

 

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我们现在有一些新的概念,Network Solution(网络解决方案)和No-network Solution(非网络解决方案)。
网络解决方案是指调整电网或增加电网设备。当负荷增长时需要进行网络扩容,分布式发电大量接入电压越限时就切除分布式电源。传统的网络解决方法是昂贵的,且分布式电源接入容量较小。由于电力负荷增长率低,且配电网已经没有扩容的空间条件,这种传统的解决方案已经显现出一些问题,目前发达国家和我国的一些地区不得不考虑采用更加智能化的应对方法。
非网络解决方案是指不调整电网或增加电网设备的解决方案,如通过发电调度、需求响应、无功功率管理的控制以及网络重构等。包括创新的分布式运行,对需求侧、主动负荷和分布式储能设备的集成,应用信息通信技术等。
主动规划即是在网络解与非网络解决方案之间权衡的平衡规划。
主动控制
意大利将全国负荷分为三部分,基荷、可调和可控制,对负荷实现了主动管理。意大利现在每个变电站标配1兆瓦储能,是集中储能模式。
主动配电网
CIGRE C6.11 在 2008年提出了主动配电网(ADNs)概念发展的报告。主动配电网是指在灵活的网络结构下协调分布式发电、主动负荷和储能三者(定义为DERs)的运行。
lCIGRE C6.19 (2009-2014年)提出了主动配电系统(ADS)规划与优化的研究报告。ADS是基于ICT系统、智能控制装置、成本效益模式的基础上,充分利用现有资源(网络、DG、储能、主动负荷),对网络解(扩容)和非网络解(主动控制)进行权衡,对分布式能源(DERs)各种系统组合,目的是最大可能地利用现有资产和基础设施,满足负荷的发展和分布式能源接入的需求,使设备比过去在更接近其物理极限条件下工作(以前是限制负载率),所述的主动配电网(ADN)就变为ADS。
日本、美国、英国都做了一些所谓的主动控制,最核心是在分布式发电、主动负荷、储能三者综合情况下有一个灵活的结构。
我从头到尾参与CIGRE C6.19研究,提出主动控制系统必须基于ICT系统,兼顾成本效益,对网络解和非网络解进行权衡。
配电网规划涉及的相关问题
配电网规划涉及很多事情,要综合考虑多种资源(上级网络和分布式能源)的综合利用,要把多种负荷类型(电、热和冷)进行相互协调,要对多种网络(电力网络、通信网络)的协调运行,要考虑不同利益相关者(配电企业,发电商,消费者、生产性消费者)的协同共赢问题。
意大利学者认为在规划中考虑运行模式是一种哥白尼式的革命。现代配电网规划要考虑运行模式,不再仅仅基于一个简单运行状态断面(Snapshot)来表示发电和负荷;要用与时间相关的模型(time dependent model),即要全面地考虑分布式电源与负荷的时变特征,要处理数据—采用AMR方法;要对负荷与发电的变化进行分类,抓取与规划有关的运行方面的问题; 要判断以不同时间间隔表示功率变化的典型“日模式”。
例如:对于新增变电站的规划,采用传统的规划方法需投资110万欧元,而基于随机潮流的规划方法仅需要投资83.7万欧元,相当于削减了24%的一次投资,差异较小,因为不确定性程度较低。
对于同期6个350kW快速充电站的规划方案,其额外负荷为2MW,采用传统的规划方法需投资212.8万欧元,而基于随机潮流的规划方法仅需要投资101.7万欧元,节约近50%,但是一些节点压降大于10%的时间1年只有5秒。
ICT技术的应用
高级量测技术(AMI)、停电管理系统(OMS)、地理信息系统(GIS)。面临的挑战包括:体系结构的设计、互操作性、分布式控制、传感技术、海量数据处理、数据模型等。
建议电力博士要学习和掌握ICT技术,电力博士生要深入学习通信网的知识,在规划、可靠性、风险中应该有能力对电网、通信网进行协同。现在智能电表有很多数据,在规划时应采用一些来自智能电表中的实际数据。
有关研究报告
C6.19 主动配电系统规划与优化研究共有五个小组。第一组做全世界调研;第二组把现在传统的规划做一些科研、做一些总结;第三组是最重要的,确定规划的框架,考虑对方案如何进行主动管理;第四组是ICT技术;第五组是需求侧集成,目的是解决主动配电网的规划和优化环境下需求侧和储能的整合问题。
工作小组1:调查问卷,结果分析(组长 Khalil El Bakari(荷兰))
目的是调查各公司使用的工具和方法,并对目前的情况和需求提供一种国际视野。
工作小组2:传统的规划和目前的做法(组长 Chad Abbey (加拿大),Tony Hearne(荷兰) )
目的是回顾用于网络规划的技术和当前的一些国家的商业案例,以便列出局限性和未来的需求
工作小组3:主动配电系统规划(组长 Gianni Celli(意大利), Luis Nando Ochoa(英国) )
目的是确定的配电规划框架,其中考虑对规划方案的主动管理。
工作小组4:主动配电系统的可靠性评估(组长 Jason Taylor(美国))
目的是了解对ADS可靠性的影响,这是基于信息技术和电信基础设施的集成。
工作小组5:需求侧集成(组长 Alex Baitch(澳大利亚), Federico Silvestro (意大利))
目的是解决主动配电网的规划和优化环境下需求侧和储能的整合问题。
总结
由于高渗透率DER的接入,未来输配电网之间产生了双向功率流、负荷与电源具有了双重不确定性,客户具有了消费者和生产者的双重身份。
ADS通过使用灵活的网络结构,具有了控制潮流方向可能性,使分布式能源(DERs)在一定的程度上可承担系统辅助服务的责任。
对于网络的扩展和改造而言,高级自动化和控制可以作为充分利用现有资产的一个有价值的选项,在配电业务中不再将配电的运行阶段和规划阶段视为是不同的任务。
信息和通信技术(ICT)不再是对电力系统的一个简单的添加,在规划和可靠性研究以及风险分析中,需要对电力系统和ICT系统的行为同时进行分析(协同仿真)。
智能电表及自动抄表(AMR)提供了大量的负荷分析和建模的数据。数据分析和大数据是进行规划的关键驱动因素,因为必须从在线测量获取重要的信息,以及在实际规划应用程序中必须直接使用原始数据。
ADS规划需要客户的日负荷曲线文件,需采用概率表征其行为的不确定性。
经过多年的研究开发,规划工具已经做好转移到规模化工业应用的程度。
尽管DER渗透率还将进一步提高,但随着相关适用可行技术的进步,ADS不仅可起着配电各层级间的功率平衡作用,还起着与上级电网之间的双向功率交换通道的作用,因此ADS将成为局部区域各种能源的交换中心。
在进行ADS的相关研究工作中,我国应该考虑我国配电网的具体发展阶段,例如在网络快速扩展的同时要处理高渗透率DER接入和提高设备智能化水平等问题。
 
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