【2017年整理】主動配電網(wǎng)新技術(shù)

1、,,,主動配電網(wǎng)新技術(shù),1/46,目 錄,2/46,主動配電網(wǎng)的來源,范明天，教授級高級工程師，國際大電網(wǎng)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(tǒng)規(guī)劃主動配電系統(tǒng)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(shù)語 ，國內(nèi)有學(xué)者根據(jù)報告的內(nèi)容，將其翻譯為“主動配電網(wǎng)”。,3/46,主動配電

2、網(wǎng)的特點,主動配電網(wǎng)是可以綜合控制分布式能源（分布式發(fā)電、柔性負(fù)載和儲能）的配電網(wǎng)，可以使用靈活的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架實現(xiàn)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(zhǔn)則基礎(chǔ)上承擔(dān)對系統(tǒng)一定的支撐作用。,,,,,,,,4/46,,,,,PDN,ADN,,,,,,主動配電網(wǎng)核心理念,5/46,主動配電網(wǎng)與微電網(wǎng),6/46,主動配電網(wǎng)與智能電網(wǎng),主動配電網(wǎng)是智能配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的高級階段技術(shù)。,7/46,,,,,,,,,,ADINE工程,保護(hù)定值

3、自適應(yīng)整定,反孤島保護(hù),基于DG的電壓控制,,,基于靜止同步補償器的電能質(zhì)量控制,電壓協(xié)調(diào)控制,歐盟FP6主 導(dǎo) 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(shù)實現(xiàn)對大規(guī)模 接 入DG的 配 電 網(wǎng) 進(jìn) 行 主 動 管 理 （active work management）。,主動配電網(wǎng)的發(fā)展動態(tài),8/46,2012年863項目“主動配電網(wǎng)的間歇

4、式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用”，在廣東電網(wǎng)示范,主動配電網(wǎng)的發(fā)展動態(tài),2014年863項目“多源協(xié)同的主動配電網(wǎng)運行關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”將分別在佛山、北京、貴陽、廈門進(jìn)行示范,9/46,主動配電網(wǎng)的發(fā)展動態(tài),廣東電網(wǎng)主動配電網(wǎng)示范工程,能夠自主協(xié)調(diào)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(wǎng)絡(luò)的安全經(jīng)濟(jì)運行。,10/46,主動配電網(wǎng)的發(fā)展動態(tài),貴州主動配電網(wǎng)示范工程,集水電、風(fēng)電、光伏、冷熱電聯(lián)供、儲能、電動

5、汽車充電設(shè)施的主動配電網(wǎng)集成示范工程。,11/46,12/46,主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)體系,,高滲透率分布式發(fā)電對配電網(wǎng)的影響,1,3,2,,提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性 ，考慮其可用率，為提高配電網(wǎng)規(guī)劃效率提出新方向。,,,對電壓穩(wěn)定、繼電保護(hù)、故障定位、能量管理方面產(chǎn)生影響；也對配電網(wǎng)產(chǎn)生間歇性影響，建立相應(yīng)的并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行控制管理。,,購售電雙方角色變換，出現(xiàn)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(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)體系,,,

6、1,ADN綜合規(guī)劃設(shè)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(wǎng)規(guī)劃設(shè)計,15/46,主動配電網(wǎng)運行控制,,,主動配電網(wǎng)消納機(jī)制,16/46,,,AND三種控制方式,主動配電網(wǎng)運行控制,網(wǎng)側(cè)運行控制模式,網(wǎng)側(cè)運行控制模式,源—網(wǎng)雙側(cè)協(xié)調(diào)運行控制模式,源側(cè)運行控制模式,17/46,主動配電網(wǎng)運行控制,電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用ADMS，僅依靠直接對中壓并

7、網(wǎng)點開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、儲能裝置、電能質(zhì)量治理裝置等電網(wǎng)側(cè)可控設(shè)備進(jìn)行控制,,在網(wǎng)側(cè)運行控制模式失效的條件下，通過用戶側(cè)微網(wǎng)管理系統(tǒng)（或分布式發(fā)電控制系統(tǒng)）間接地，或通過協(xié)議直接地對用戶側(cè)的光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，從網(wǎng)端、發(fā)電端協(xié)調(diào)抑制其對配電網(wǎng)的影響,,,網(wǎng)側(cè)運行控制模式,,源--網(wǎng)雙側(cè)協(xié)調(diào)運行控制模式,18/46,主動配電網(wǎng)運行控制,,,源側(cè)運行控制模式,對于多個零散小規(guī)模發(fā)電在配電網(wǎng)的并網(wǎng)，原則上應(yīng)實現(xiàn)自發(fā)自用及少量上網(wǎng)，電網(wǎng)側(cè)僅監(jiān)

8、測并網(wǎng)點動態(tài)。,僅當(dāng)以上兩種情形在發(fā)生影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行或電能質(zhì)量超標(biāo)時，電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用ADMS直接通過并網(wǎng)點開關(guān)設(shè)備進(jìn)行切除。,對于一定滲透率并網(wǎng)用戶側(cè)而言，應(yīng)用微網(wǎng)管理系統(tǒng)（或分布式發(fā)電控制系統(tǒng)）；,19/46,主動配電網(wǎng)靈活運營模式,,,主動配電網(wǎng)靈活運營模式,,以光伏并網(wǎng)為例： 在用戶處投建光伏發(fā)電，在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上要求電網(wǎng)完全接受和消納，實現(xiàn)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(wǎng)進(jìn)

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(nèi)部進(jìn)行能量優(yōu)化管理。,20/46,21/46,關(guān)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(tǒng)維持電壓的能力?！?電壓崩潰是指由于電壓不穩(wěn)定所導(dǎo)致的系 統(tǒng)內(nèi)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(xiàn)在普遍被接受的觀點是電力系統(tǒng)中電壓水平主要由無功功率平衡條件決定。許多文獻(xiàn)把電壓崩潰歸結(jié)為由于系

10、統(tǒng)不能滿足無功需求的增加，在某些不良運行點或當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動后，因為發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵和負(fù)荷端電壓下降，負(fù)荷需求減少，系統(tǒng)能保持電壓相對穩(wěn)定。隨后，由于帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器的連續(xù)調(diào)節(jié)使負(fù)荷端電壓升高，供電得以恢復(fù)，同時帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器一次側(cè)電壓下降，電流上升，發(fā)電機(jī)無功越限，其連鎖反應(yīng)使負(fù)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(wǎng)導(dǎo)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(wǎng)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(fù)載無功,,有功功率流,主網(wǎng)無功,,饋線電壓等級,31/46,32/46,,無功功率的協(xié)調(diào)控制以及實例仿真結(jié)果,

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

13、以及實例仿真結(jié)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(dāng)?shù)氐碾妷哼M(jìn)行控制管理2 集中控制：基于規(guī)則的分布式發(fā)電系統(tǒng)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(jié)合,無功功率的協(xié)調(diào)控制以及實例仿真結(jié)果,DG控制方式可以總結(jié)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(jìn)行仿真驗證，其系統(tǒng)圖如下：,無功功率的協(xié)調(diào)控制以及實例仿真結(jié)果,配

14、電網(wǎng)的協(xié)調(diào)無功功率和電壓控制策略是通過有載調(diào)壓變壓器、電容器、分布式電源、配電網(wǎng)靜止功率補償器。,37/46,,電容器組根據(jù)負(fù)荷2的電壓來進(jìn)行控制配電網(wǎng)靜止無功補償器來確保關(guān)鍵負(fù)荷的管理有載調(diào)壓變壓器對整個饋線的電壓保持分析以及與DSTATCOM和DG協(xié)調(diào)控制。,無功功率的協(xié)調(diào)控制以及實例仿真結(jié)果,每個設(shè)備的主要控制方案,38/46,,無功功率的協(xié)調(diào)控制以及實例仿真結(jié)果,下圖表為系統(tǒng)參數(shù)和各種故障的參數(shù),39/46,,無功功率

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

16、源危機(jī)加劇、環(huán)境惡化的背景下，對主動配電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究與應(yīng)用將是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。我們以這次課程宣講為機(jī)會，向大家介紹了主動配電網(wǎng)的相關(guān)概念、工程建設(shè)情況、發(fā)展動態(tài)與關(guān)鍵技術(shù)，并主要介紹了主動配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性問題。,43/46,,,小結(jié)與我們的思考,主動配電網(wǎng)作為智能配電網(wǎng)的一種高級階段與技術(shù)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(lǐng)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(wǎng)同

17、時也孕育了一個全新的市場機(jī)遇，不僅對電網(wǎng)公司而且對于電力用戶以及能源供應(yīng)企業(yè)都有機(jī)會從主動配電網(wǎng)的發(fā)展中收獲相應(yīng)的利益。,44/46,,,小結(jié)與我們的思考,規(guī)劃方面主動配電網(wǎng)需要優(yōu)先解決源網(wǎng)的協(xié)同規(guī)劃以及一次與二次協(xié)同規(guī)劃問題；運行控制方面主動配電網(wǎng)需要優(yōu)先解決間歇性波動對配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)以及功率平衡問題；運營方面主動配電網(wǎng)需要優(yōu)先解決電網(wǎng)與用戶的利益協(xié)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(xiàn),[1]Ma

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