覃楊 何菊

（1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司銅仁供電局，貴州 銅仁 554300；2.貴州省銅仁興銅電力有限責(zé)任公司，貴州 銅仁 554300）

摘 要：本文通過(guò)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)的概念及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，綜合介紹了微電網(wǎng)網(wǎng)群集中式、集中-分散式以及分布式等控制方式，最后總結(jié)出主動(dòng)配電網(wǎng)以及微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng)；微電網(wǎng)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

配電系統(tǒng)是緊隨輸電系統(tǒng)向用戶(hù)配送電能的系統(tǒng)。在傳統(tǒng)模式中，配電網(wǎng)絡(luò)是一種被動(dòng)的配電網(wǎng)絡(luò)，其具有一處斷電則多處停電以及對(duì)城市用電高峰處理能力不佳等缺點(diǎn)。而主動(dòng)配電網(wǎng)具備綜合控制多種分布式能源能力，是一種智能配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的技術(shù)，其中分布式能源包括分布式電源、柔性負(fù)載以及儲(chǔ)能模塊等。而微電網(wǎng)是連接主動(dòng)配電網(wǎng)與分布式電源之間的紐帶，其將各個(gè)分布式電源結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)小型配電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)微電網(wǎng)掛載在主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)中，從而使得主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)不必協(xié)調(diào)眾多的分布式電源。在主動(dòng)配電網(wǎng)概念提出后，并沒(méi)有立即得到業(yè)內(nèi)的足夠重視和發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)電網(wǎng)中分布式電源數(shù)量不多，管理難度較小，傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)可以滿(mǎn)足配電要求?？墒请S著電網(wǎng)中新能源發(fā)電、儲(chǔ)能模塊等分布式電源的增多，主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)以及微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，因此得到快速發(fā)展，目前我國(guó)正處于該技術(shù)的定點(diǎn)試驗(yàn)階段并逐漸走向成熟。

一、主動(dòng)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)的概念和優(yōu)勢(shì)

主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)是一種具備綜合控制協(xié)調(diào)多種分布電源能力的智能配電網(wǎng)絡(luò)，其能夠自主協(xié)調(diào)控制間歇式新能源與儲(chǔ)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(yùn)行。隨著目前分布式電源的增多，主動(dòng)配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。微電網(wǎng)是主動(dòng)配電網(wǎng)和分布式電源之間的紐帶，是一種將分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置、變流器以及監(jiān)控保護(hù)裝置有機(jī)整合在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng)，可最大限度地發(fā)揮發(fā)電裝置的作用，并降低分布式電源的存在對(duì)配電網(wǎng)的不良影響。

二、主動(dòng)配電網(wǎng)中微電網(wǎng)網(wǎng)群的控制方式

主動(dòng)配電網(wǎng)中的微電網(wǎng)群的不斷增加將會(huì)改變配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)，其中主動(dòng)配電網(wǎng)中的微電網(wǎng)群的控制方式是促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行的研究重點(diǎn)?，F(xiàn)階段研究的主要方案為主動(dòng)配電網(wǎng)中微電網(wǎng)網(wǎng)群的控制技術(shù)，其中包括集中式控制、集中-分散式控制、分布式控制，為微電網(wǎng)群的協(xié)調(diào)控制等技術(shù)路線(xiàn)。

1 集中式控制

在此控制方案中，主動(dòng)配電網(wǎng)具有全部的控制權(quán)，微電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃、能量輸出等都可以由主動(dòng)配電網(wǎng)直接控制。同時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)可以采取各種靈活多變的控制手段對(duì)微電網(wǎng)群進(jìn)行控制。這種控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)各個(gè)微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)調(diào)度，其缺點(diǎn)是在控制過(guò)程中數(shù)據(jù)信息量、運(yùn)算量、通信流量都相對(duì)較大，這將對(duì)控制中心的計(jì)算能力提出了更高的要求，并且這種控制方案的兼容性和擴(kuò)展性都不易實(shí)現(xiàn)。

2 集中-分散式控制

在這種控制方案中共有兩個(gè)控制中心——微電網(wǎng)控制中心和主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心，即主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心將一部分控制功能下移到各個(gè)微電網(wǎng)控制中心。各微電網(wǎng)控制中心會(huì)獨(dú)立地對(duì)各個(gè)微電網(wǎng)子系統(tǒng)進(jìn)行控制，并將各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心，接著主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心會(huì)綜合各個(gè)微電網(wǎng)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)后，再將整體的配電任務(wù)拆解成各個(gè)子任務(wù)分配給各微電網(wǎng)控制中心。通常，各微電網(wǎng)控制中心的任務(wù)有風(fēng)光發(fā)電預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)，調(diào)控可控電源和主動(dòng)負(fù)荷等。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)為在實(shí)際控制過(guò)程中數(shù)據(jù)信息量、運(yùn)算量、通信流量相比集中式控制較小，并且其控制的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)的擴(kuò)展性較強(qiáng)。

3 分布式控制

在這種控制方案中，各個(gè)微電網(wǎng)群控制中心對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行控制不再依賴(lài)于主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心所提供的的微電網(wǎng)群的全局參數(shù)信息，而是只需要本子系統(tǒng)和與之相鄰子系統(tǒng)的參數(shù)信息從而達(dá)到微電網(wǎng)控制中心協(xié)同運(yùn)行的要求。這種控制方案的優(yōu)點(diǎn)是控制靈活效率高，但同時(shí)對(duì)微電網(wǎng)控制中心的計(jì)算能力提出了更高的要求。

三、主動(dòng)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題

主動(dòng)配電網(wǎng)是電力體制改革提出的“提高電力能源利用效率”理念的重要內(nèi)容，但自實(shí)施該理念以來(lái)，在國(guó)內(nèi)各地區(qū)廠(chǎng)房園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用發(fā)展并不理想。針對(duì)新開(kāi)發(fā)的大用戶(hù)施行微電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行配電網(wǎng)接入，對(duì)舊電網(wǎng)用戶(hù)影響較小，相對(duì)容易。但在舊區(qū)內(nèi)進(jìn)行配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)再建過(guò)程中，引入微電網(wǎng)技術(shù)阻力較大。現(xiàn)階段，主動(dòng)配電網(wǎng)中施行微電網(wǎng)技術(shù)對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的方案已經(jīng)初步形成，包括集中式、集中-分散式、分布式三種，其中分布式電源控制的發(fā)展較為成熟，但仍需要不斷探索。另一方面，微電網(wǎng)技術(shù)與主動(dòng)配電網(wǎng)控制的進(jìn)一步融合仍需要實(shí)踐研究，逐步降低中低壓配電網(wǎng)網(wǎng)損，以提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性。

四、主動(dòng)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)發(fā)展前景分析

微電網(wǎng)技術(shù)作為整合分布式電源、儲(chǔ)能裝置與配電裝置負(fù)荷的重要紐帶，接入主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)的方式對(duì)提高主動(dòng)配電網(wǎng)性能具有重要作用。

1 根據(jù)分布式電源特點(diǎn)進(jìn)行整合，提高主動(dòng)配電網(wǎng)利用效率。

通過(guò)對(duì)不同種類(lèi)分布式電源的整合，可以有效解決微電網(wǎng)的擴(kuò)展和兼容問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源柔性消納。將微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部電源控制系統(tǒng)與儲(chǔ)能裝置相協(xié)調(diào)，可保障用戶(hù)用電的穩(wěn)定性，并適時(shí)將余電輸送到主流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源的有效利用，提高主動(dòng)配電網(wǎng)的利用效率。

2 增強(qiáng)與主動(dòng)配電網(wǎng)接口處的電壓可控性，穩(wěn)定配電網(wǎng)電壓和質(zhì)量。

借助微電網(wǎng)技術(shù)，使平衡分布式電源功率對(duì)電壓的影響較小，穩(wěn)定分布式電源隨機(jī)波動(dòng)性、分散性造成的電壓質(zhì)量波動(dòng)，提高主動(dòng)配電網(wǎng)的電壓可控性，并且應(yīng)用平滑切換技術(shù)可進(jìn)一步消弱直接接入分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的不良影響。

3 避免長(zhǎng)距離輸電，降低配電網(wǎng)網(wǎng)損。

分布式電源與微電網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了就地為負(fù)荷供電，消除了長(zhǎng)距離輸電對(duì)配電網(wǎng)的網(wǎng)損。并且微電網(wǎng)技術(shù)以單點(diǎn)接入的方式，可實(shí)現(xiàn)分布式電源與主動(dòng)配電網(wǎng)之間的直接接合，協(xié)調(diào)控制儲(chǔ)能裝置，達(dá)到潮流調(diào)控的目的；同時(shí)達(dá)到能源柔性消納的目標(biāo)，降低整個(gè)配電網(wǎng)的網(wǎng)損。

4 通過(guò)微電網(wǎng)靈活切換運(yùn)行方式，提高主動(dòng)配電網(wǎng)故障恢復(fù)能力。

利用微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的主動(dòng)配電網(wǎng)，在發(fā)生故障時(shí)可通過(guò)將微電網(wǎng)電源控制切換為孤島運(yùn)行，保證分布式電源不間斷供電，保證了用戶(hù)供電穩(wěn)定性。另外，提高配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)速度，保證微電網(wǎng)群間的信息聯(lián)系，避免電網(wǎng)故障而導(dǎo)致大面積斷電，提高主動(dòng)配電網(wǎng)的供電可靠性。微電網(wǎng)接入后的整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的效益明顯提高，對(duì)其綜合效益情況總結(jié)如下，見(jiàn)表1。

五、主動(dòng)配電網(wǎng)與智能家庭的有效融合

1 智能家庭電網(wǎng)概況

智能家庭是指利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)來(lái)監(jiān)控各種用電設(shè)備，并完成與外界聯(lián)系的家庭住宅。我國(guó)智能家庭在發(fā)展初期并不順利，但仍將是未來(lái)家庭住宅發(fā)展的一大趨勢(shì)。目前我國(guó)智能家庭電網(wǎng)的發(fā)展主要包括智能化監(jiān)控管理、智能電器、智能電表等三個(gè)方面。

智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以RFID技術(shù)為主要手段，對(duì)物品及相關(guān)信息進(jìn)行互聯(lián)共享。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、電話(huà)、短信等方式與智能家電進(jìn)行遠(yuǎn)程通話(huà)，及時(shí)了解家庭電器的運(yùn)行狀態(tài)。另外還能夠及時(shí)獲得家電維修服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)檢測(cè)，保證運(yùn)行過(guò)程中家用電器的最佳狀態(tài)。例如，海爾U-home智能家居平臺(tái)，目前已在青島東城國(guó)際、呼和浩特東岸國(guó)際、濟(jì)南全運(yùn)村等多個(gè)小區(qū)內(nèi)投入應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)與智能家居系統(tǒng)相互融合，已經(jīng)成為未來(lái)住宅發(fā)展的重要方向。

智能電表是家庭用電的“大管家”?？梢詫⑻?yáng)能、風(fēng)能等產(chǎn)生的電流直接并入到家庭電網(wǎng)或接入大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的充分利用；智能電表通過(guò)設(shè)定數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)家用電器在不同時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)?！爸悄茈姳泶蠊芗摇钡闹饕獌?yōu)勢(shì)在于：節(jié)省電費(fèi)開(kāi)支，避免欠費(fèi)停電，消費(fèi)自主透明，有效防止電表故障等。智能電表能夠自主幫助用戶(hù)利用峰、谷電價(jià)差異，靈活制定用電方案；智能電表所配置的信息遠(yuǎn)程傳送功能，可以幫助電工人員實(shí)時(shí)監(jiān)控電表工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除電表故障，避免給用戶(hù)帶來(lái)?yè)p失。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)3年內(nèi)成都家庭智能電表改造率可能達(dá)100%，城市住宅小區(qū)內(nèi)有望全部換用智能電表。

智能電器，主要指低碳節(jié)能型、符合智能電網(wǎng)管理需求的家用電器。家電技術(shù)發(fā)展面臨的重要課題主要是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上完善功能、簡(jiǎn)化操作、實(shí)現(xiàn)智能化控制。智能電器從節(jié)能高效出發(fā)，通過(guò)電價(jià)數(shù)據(jù)設(shè)定自動(dòng)實(shí)現(xiàn)分時(shí)工作，降低對(duì)總輸電網(wǎng)的干擾。以海爾U-home為例，其與中國(guó)電力科學(xué)研究院聯(lián)手制定的智能電器標(biāo)準(zhǔn)，將為“智能電網(wǎng)”時(shí)代各大型家用電器生產(chǎn)企業(yè)提供參考依據(jù)。海爾U-home以“海爾智能家電系統(tǒng)”為載體，借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)與用戶(hù)智能手機(jī)等設(shè)備的互聯(lián)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理完成數(shù)字信息的共享。

2 智能家庭電網(wǎng)參與主動(dòng)配電系統(tǒng)

將智能家庭與電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)合，構(gòu)建智能家庭電網(wǎng)的主要有兩個(gè)方面：智能用電和智能監(jiān)控管理。智能用電主要指通過(guò)寬帶通信、光纖通信技術(shù)，通過(guò)配置智能終端，組建家庭局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與電網(wǎng)互動(dòng)，以降低電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)成本。智能用電系統(tǒng)的投入使用，可以幫助居民用電更加節(jié)能，并享受智能電網(wǎng)帶來(lái)的各種服務(wù)，包括智能用電服務(wù)平臺(tái)、智能電表、智能電器等。智能監(jiān)控管理系統(tǒng)指利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)家電等各種家庭終端的連接，通過(guò)多媒體設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息的隨時(shí)交換和遠(yuǎn)程控制。智能監(jiān)控管理是智能家庭電網(wǎng)服務(wù)借助無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)對(duì)水、電、天然氣等進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，利用智能插座對(duì)空調(diào)、冰箱、電飯煲等家用電器的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行的采集和控制。通過(guò)電腦、手機(jī)等各種智能終端設(shè)備對(duì)家庭內(nèi)各種能源的使用進(jìn)行管理。隨時(shí)監(jiān)控家中單個(gè)電器的用電、總體的用電情況和隨時(shí)的費(fèi)用清單，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析，給用戶(hù)提出合理的用電、節(jié)電建議，并根據(jù)現(xiàn)代住宅的實(shí)際需求，為居民提供階梯電價(jià)或分時(shí)電價(jià)等新型功能，用戶(hù)可以根據(jù)用電政策隨時(shí)啟用這些功能。

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