国内方面,在密切跟踪主动配电网技术前沿的同时也在积极进行试点示范工程建设,2012年开展了863项目“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”研究,并在广东电网进行示范。2014年起,“多源协同的主动配电网运行关键技术研究及示范”分别在北京、福建、贵州开展研究与示范建设。
作为消纳上述分布式能源的主体,主动配电网具有主动控制特征,应在开展工程建设时提出因地制宜的技术解决方案,并且就建设条件进行详细的前期考察。本文首先对国内外主动配电网示范工程进行了概述,在此基础上结合贵州电网的实际现状,对贵州省推行主动配电网技术的必要性和建设条件进行了论述与展望。
1、示范地区选址原则分析
1.1在中压配电网范围选址分析
主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制、电网与充放电设施、负荷互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的有效解决方案。主动配电网示范工程选址通常集中于10kV及以下配电网络,即中低压配电网范围,选择这一电压等级的主要原因如下:
1)从配电网调度层面来看,目前配电网主要管理范围是110kV和35kV的高压配电网,其管理技术、设备都相对较为完善。与此相对的,中低压配电网各种控制技术发展较为滞后,这主要由于两方面原因导致,一方面是因为中压配电网分布非常广泛,虽然呈辐射状分布,但总体线路数量庞大难以选择合理的管理方式;另一方面目前中压配电网的自动化水平不高,三遥比例较低,可观测性较差。主动配电网控制技术可以有效填补这一空白,实现中低压配电网的有效管理。
2)从配电网现状来看,由于主动配电网的核心目标之一是实现电网与充放电设施、负荷之间的互动,目前配电网负荷完全集中于10kV及以下的中低压配电网,10kV及以下电压等级已经可以充分满足电源—负荷之间的互动需求。
3)从主动配电网定义来看,主动配电网需满足:“可以综合控制分布式能源(分布式电源、柔性负载和储能)的配电网,可以使用灵活的网络技术实现潮流的有效管理,分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。”分布式能源是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施,分布式能源距离电力用户近,输电损耗小,可以实现高效利用;同时利用分布式能源可以有效减缓电网压力,实现有功功率的就近提供和无功功率的就近补偿。主动配电网中的分布式电源通常容量较小,为了实现分布式能源的有效监管,如果选择35kV电压等级以上配电网,其负荷远大于分布式电源出力,难以实现分布式电源和负荷的互动,从而不能有效反映出主动配电网对分布式电源的控制能力。
因此,选取10kV及以下配电网络具有更好的示范效果。在前述电压等级选取基础上,为了实现主动配电网分布式电源监控、分布式电源调度、分布式电源消纳、全网组合优化等控制目标,主动配电网示范地区选取需要从源、网、荷3个方面进行具体的考虑。
1)从电源的角度来看,不同于传统配电网对分布式电源“即插即忘”(fit-and-forget)的控制方式,主动配电网强调“主动管理(activenetworkmanagement)”这一概念,即通过对分布式发电、无功补偿等多类型可控设备的有效利用,实现分布式电源的高度兼容与资产的高效利用。因此示范区域应具备大量分布式电源多点接入,其渗透率需提高到能够影响传统配电网的运行管理的程度。同时由于主动配电网需要对电源进行主动管理,所以分布式电源需要具有可控性,可响应控制设备的调节指令(可能包含有功功率值、无功功率值、控制模式等)。