新型配電網(wǎng)技術(shù)

1、新型配電網(wǎng)技術(shù)1/17配電網(wǎng)種類傳統(tǒng)配電網(wǎng)（PDN）直流配電網(wǎng)智能配電網(wǎng)（SDG）主動配電網(wǎng)（ADN）柔性配電網(wǎng)（FDN）增量配電網(wǎng)2/17一、配電網(wǎng)特點配電網(wǎng)概念：配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地域發(fā)電廠接收電能.經(jīng)過配電設(shè)施就地或逐層分配給用戶電力網(wǎng)。配電網(wǎng)特點：1.配電網(wǎng)在電力網(wǎng)中起著分配電能主要作用，不單如此，規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、點多面廣也是它主要特征。2.信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)高度融合。這里融合主要指二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)融合度高。3.雙向能源流、雙向信息流融合。配電網(wǎng)屬于電源和負荷高度融合新型電力系統(tǒng)，所以必須適應(yīng)分布式電源高滲透接入及用電需求多元化趨勢。能源流、信息流在任意節(jié)點上都存在雙向流動。3/1

2、7傳統(tǒng)配電網(wǎng)（PDN）傳統(tǒng)配電網(wǎng)其實就是被動配電網(wǎng)，我國過去電網(wǎng)發(fā)展是以安全供電為重心，其運行、控制和管理模式都是被動。由大型發(fā)電廠生產(chǎn)電力，流經(jīng)輸電網(wǎng)(高壓)，經(jīng)過配電網(wǎng)送到用戶，所以中低壓(LV)配電網(wǎng)即為電力系統(tǒng)“被動”負荷，所以配電網(wǎng)能夠稱之為被動配電網(wǎng)(PDN)。即使采取配電自動化，尤其是在中國，其關(guān)鍵控制思緒依然是被動，即在無故障情況下，普通不會進行自動控制操作。配電網(wǎng)存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)微弱、配電自動化覆蓋率低、配電設(shè)備運行不經(jīng)濟等問題。為了處理這些問題，也為了我國配電網(wǎng)領(lǐng)域能夠不停發(fā)展創(chuàng)新，傳統(tǒng)配電網(wǎng)開始了改革之路。近年來，新能源、電動汽車等快速發(fā)展，都對配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和運行管理提出了

3、新要求，由此也就衍生出了，智能配電網(wǎng)(SDG)、主動配電網(wǎng)(ADN)與柔性配電網(wǎng)(FDN)等新興概念。4/17直流配電網(wǎng)直流配電網(wǎng)是相對于交流配電網(wǎng)而言，其提供給負荷是直流母線，直流負荷能夠直接由直流母線供電，而交流負荷需要經(jīng)過逆變設(shè)備后供電，假如負荷中直流負荷百分比較大，直流配電將會有較大優(yōu)勢。直流配電網(wǎng)線損小，可靠性高、無需相頻控制、接納分布式電源能力強。20世紀(jì)70年代世界范圍內(nèi)能源危機暴發(fā)后，環(huán)境污染、能源短缺等問題受到了全世界各國普遍關(guān)注，分布式電源憑借著負荷變動靈活、供電可靠性高、輸電損失小以及便于可再生能源應(yīng)用等很多優(yōu)勢，在國內(nèi)外受到越來越多關(guān)注。這些分布式電源發(fā)展對直流配電系統(tǒng)

4、發(fā)展起著巨大推進作用。分布式電源接入使得傳統(tǒng)配電系統(tǒng)由單一供電形式，擴展出了發(fā)電功效。經(jīng)典分布式電源主要有直流發(fā)電光伏電池和交流發(fā)電風(fēng)機等，光伏發(fā)電產(chǎn)生是直流電，因為其存在波動性，普通要經(jīng)過DC/DC和DC/AC兩級變換器才能并入傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)；而風(fēng)力機即使是以交流形式產(chǎn)生電能，和光伏電池類似，產(chǎn)生交流電通常也不穩(wěn)定，普通需要經(jīng)過AC/DC和DC/AC兩級變換器才能并入交流配電網(wǎng)。倘若這些分布式電源直接接入直流配電網(wǎng)，則能夠省略上述DC/AC逆變步驟，不但減小了成本、還降低了損耗另外家用旋轉(zhuǎn)電器如：空調(diào)、冰箱、洗衣機等都應(yīng)用了電力電子變頻技術(shù)，在交流配電網(wǎng)中，這些電器需要經(jīng)過AC/DC/AC兩

5、級變換才能到達變頻。而對于直流配電網(wǎng)來說，則只需進行DC/AC轉(zhuǎn)換，從而省略了ACIDC整流步驟，降低變換器損耗同時還減小了成本。年，美國通用電氣照明Weizhong Tang和威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校電子與計算機工程學(xué)院R.H.Lasseter研究了沒有中央控制單元工業(yè)低壓直流配電系統(tǒng)。20，日本東京工業(yè)大學(xué)等機構(gòu)就提出了基于直流微電網(wǎng)配電系統(tǒng)構(gòu)想，并實現(xiàn)了一套10kW直流配電系統(tǒng)樣機。20，日本大阪大學(xué)提出了一個低壓雙極型結(jié)構(gòu)直流配電系統(tǒng)，并對其基礎(chǔ)特征進行了研究。20對適合用于居民住宅直流配電系統(tǒng)損耗進行了評定，并與交流系統(tǒng)做了比較。5/17智能配電網(wǎng)(SDG)智能配電網(wǎng)概念： 智能配網(wǎng)系

6、統(tǒng)是利用當(dāng)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理智能化。 智能配網(wǎng)系統(tǒng)配用電自動化系統(tǒng)由主站、通信系統(tǒng)、自動化監(jiān)控終端設(shè)備三大部分組成，形成一個完整信息傳輸與處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行遠程管理。對于智能配網(wǎng)系統(tǒng)來說，三大部分中通信系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵和關(guān)鍵，通信系統(tǒng)將主站控制命令準(zhǔn)確地傳送到眾多遠方終端，且將遠方設(shè)備運行情況數(shù)據(jù)信息搜集到控制中心。智能配網(wǎng)通信系統(tǒng)可由各種通信方式組成，主要采取光纖和電力載波通信方式。6/17直流配電網(wǎng)優(yōu)勢直流配電

7、網(wǎng)技術(shù)特點1.直流配電網(wǎng)線路損耗小?？紤]交流電纜金屬護套渦流造成有功損耗和交流系統(tǒng)無功損耗，當(dāng)直流系統(tǒng)線電壓為交流系統(tǒng)2倍時，直流配電網(wǎng)線損僅為交流網(wǎng)絡(luò)15%到50%。即使交流系統(tǒng)可經(jīng)過無功賠償?shù)绒k法來降低線損，但這將大大增加系統(tǒng)建設(shè)成本和復(fù)雜性。2.直流配電網(wǎng)供電可靠性高。交流配電普通采取三相四線或五線制，而直流配電只有正負兩極，兩根輸電線路即可，線路可靠性比相同電壓等級交流線路要高。當(dāng)直流配電系統(tǒng)發(fā)生一級故障時，另一級可與大地組成回路，不會影響整個系統(tǒng)功率傳輸。3.不包括相位、頻率控制，和無功功率及交流充電電流等問題。交流系統(tǒng)運行時需要控制電壓幅值、頻率和相位，而直流系統(tǒng)則只需要控制電壓幅

8、值，不用包括頻率穩(wěn)定性問題，沒有因無功功率引發(fā)網(wǎng)絡(luò)損耗，也沒有因集膚效應(yīng)產(chǎn)生損耗等問題。另外，配電網(wǎng)采取電纜線路己經(jīng)成為趨勢。但電纜沿線電容大，所以，傳送交流電時會產(chǎn)生很大電容充電電流，既降低了線路輸電容量，也增加了線路損耗。而采取直流供電，上述問題都能夠防止。4.直流配電網(wǎng)便于分布式電源、儲能裝置等接入。未來配電網(wǎng)應(yīng)能夠兼容風(fēng)能、太陽能等大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)。光伏電池等發(fā)出是一個隨機波動直流電，需要DC/DC, DC/AC換流器，并配置適當(dāng)儲能裝置和復(fù)雜控制系統(tǒng)等才能實現(xiàn)交流并網(wǎng);風(fēng)電等則是一個隨機波動交流電，一樣需要AC/DC/AC換流器，并配置適當(dāng)儲能裝置和復(fù)雜控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)交流并網(wǎng);

9、各種儲能裝置，如蓄電池、超級電容器、作為分布式儲能單元電動汽車充電站等，本身就是以直流電形式工作，需要雙向DC/AC接入交流電網(wǎng)。而在直流配電網(wǎng)情況下，實現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)發(fā)電及儲能等接口設(shè)備與控制技術(shù)要相對簡單得多。5.含有環(huán)境保護優(yōu)勢。直流線路“空間電荷效應(yīng)”使電暈損耗和無線電干擾都比交流線路小，產(chǎn)生電磁輻射也小，含有環(huán)境保護優(yōu)勢。7/17DC較AC配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢1.使得電力電子通信設(shè)備、照明負荷等直流用電設(shè)備直接或經(jīng)過一級DC/DC就可接入直流母線，省去了AC/DC環(huán)節(jié)。2.如果選定合適直流母線電壓等級，光伏電池等直流分布式電源就可直接接入母線，而不必經(jīng)過大量復(fù)雜DC/AC逆變等裝置。而

10、對于風(fēng)力發(fā)電等交流分布式電源則也只需一級較為簡單整流環(huán)節(jié)，再經(jīng)過DC/DC轉(zhuǎn)換成給定直流電壓即可。3.可在直流母線處引入大容量蓄電池組和超級電容器作為系統(tǒng)備用，一方面可作為電動汽車動力電池，其次也可從一定程度上提高配電系統(tǒng)自身可靠性。經(jīng)過比較這兩種不一樣形式配電系統(tǒng)，很輕易發(fā)現(xiàn)直流配電系統(tǒng)省去了大量分散整流器(AC/DC)和并網(wǎng)逆變器(DC/AC)，簡化了配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)效率和可靠性，并大大降低了成本。使得以太陽能和風(fēng)機為代表可再生能源并網(wǎng)變得更便捷和經(jīng)濟，并為今后LED照明和電動汽車發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。8/17智能配電網(wǎng)特征智能配網(wǎng)（ SDG ）目標(biāo)是確保電網(wǎng)運行經(jīng)濟性、環(huán)境保護、穩(wěn)定、

11、可靠以及安全，當(dāng)代科技應(yīng)用是智能配網(wǎng)最重視。就傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比 ,SDG含有以下功效特征：1)自己我修復(fù)功效;2)含有更高安全性;3)能夠提供更高電能質(zhì)量;4)支持DER大量接入;5)支持與用戶互動;6)對配電網(wǎng)及其設(shè)備進行可視化管理;7)更高資產(chǎn)利用率;8)配電管理與用電管理信息化。 正是這些特征才讓人們對智能配網(wǎng)進行不停地研究和分析，人們也逐步地認識到智能配網(wǎng)對于電網(wǎng)建設(shè)和完善所起到促進作用，更加好地滿足了人們用電需求。9/17主動配電網(wǎng)(ADN)主動配電網(wǎng)(ADN)是一個內(nèi)部含有分布式能源(DER，Distributed Energy Resource)，含有主動控制和運行能力配電網(wǎng)。這里

12、所說分布式能源，包含各種形式連接到配電網(wǎng)中各種分布式發(fā)電、分布式儲能、電動汽車充換電設(shè)施和需求響應(yīng)資源，即可控負荷。主動配電網(wǎng)關(guān)鍵是對分布式可再生能源從被動消納到主動引導(dǎo)與主動利用。經(jīng)過這一技術(shù)能夠把配電網(wǎng)從傳統(tǒng)被動型用電網(wǎng)轉(zhuǎn)變成能夠依據(jù)電網(wǎng)實際運行狀態(tài)進行主動調(diào)整、參加電網(wǎng)運行與控制主動配電網(wǎng)。10/17主動配電網(wǎng)特征主動配電網(wǎng)主要特征能夠歸納為以下幾個方面：1)延緩?fù)顿Y2)提升響應(yīng)速度3)網(wǎng)絡(luò)可視性以及網(wǎng)絡(luò)靈活性4)較高電能質(zhì)量和供電可靠性5)較高自動化水平以及更輕易地接入DER6)降低網(wǎng)絡(luò)損耗更加好地利用資產(chǎn)7)改進負荷功率因數(shù)8)較高配電網(wǎng)效率9)較高供電質(zhì)量10)敏感客戶可用性11/

13、17主動配電網(wǎng)面臨障礙將原有配電網(wǎng)改造成為含有以上優(yōu)勢主動配電網(wǎng)，當(dāng)前還面臨著以下障礙：一是原有配電網(wǎng)可觀察性不足，可控性較差;二是分布式電源接入能力不能定量，分布式電源報裝過程隨機性強;三是原有配電網(wǎng)可靠性提升大部分依賴設(shè)備質(zhì)量提升;四是配電網(wǎng)電能品質(zhì)提升困難;五是分布式電源、多樣性負荷等可控資源挖掘與利用不足。 總之，未來仍需研究能夠?qū)崿F(xiàn)主動規(guī)劃、感知、管理、控制與服務(wù)裝置和系統(tǒng)，愈加好地處理主動配電網(wǎng)新問題和現(xiàn)有配電網(wǎng)老問題，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)運行目標(biāo)，提升配電網(wǎng)電能品質(zhì)，提升清潔能源消納能力，為用戶提供愈加優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)。12/17柔性配電網(wǎng)(FDN)柔性配電網(wǎng)是指為能實現(xiàn)柔性閉環(huán)運行配電網(wǎng)

14、。利用柔性電力電子技術(shù)改造配電網(wǎng)是一個主要趨勢，能有效處理傳統(tǒng)配電網(wǎng)發(fā)展中一些瓶頸問題。先進電力電子技術(shù)能夠構(gòu)建靈活、可靠、高效配電網(wǎng)，既可提升城市配電系統(tǒng)電能質(zhì)量、可靠性與運行效率，還可應(yīng)對傳統(tǒng)負荷以及百分比可再生能源波動性。與主動配電網(wǎng)概念不一樣在于，主動配電網(wǎng)是針對分布式電源(DG)進行主動調(diào)度，讓其與電網(wǎng)協(xié)同工作;而FDN則是針對電網(wǎng)一次系統(tǒng)，讓其具備柔性能力。二者也存在聯(lián)絡(luò):柔性化提升了電網(wǎng)時尚轉(zhuǎn)移調(diào)整能力，有利于間歇性DG消納，對提升整個配電網(wǎng)主動調(diào)整性也是有益。13/17柔性配電網(wǎng)優(yōu)勢與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，柔性配電網(wǎng)優(yōu)勢在于：1)正常運行方面，F(xiàn)DN能很好地均衡饋線以及變電站主變負載

15、，安全裕度更高。2)安全性方面，因為柔性開關(guān)在多回饋線間含有連續(xù)負荷分配能力，能充分利用網(wǎng)絡(luò)相互支持，安全性更高。3)供電能力方面，F(xiàn)DN不但會提升TSC，而且TSC能在各種負荷分布下到達，在實際中輕易實現(xiàn)。柔性化是配電網(wǎng)發(fā)展一個主要趨勢，F(xiàn)DN概念會帶來很多令人感興趣課題，如柔性化程度怎樣衡量、怎樣確定合理柔性度。后續(xù)研究還將提升計算精度，計及損耗和FSS無功輸出獨立性，并考慮DG、儲能、用戶響應(yīng)等原因，研究FDN對消納間歇性DG作用。14/17以上我們介紹了傳統(tǒng)配電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)、柔性配電網(wǎng)。然而三種新型配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比有哪些優(yōu)點呢？右圖一一列出伴隨電力事業(yè)不停向前發(fā)展，

16、電力體制改革不停深化，一樣也衍生出了各種如增量配電、售電側(cè)改革、電力輔助服務(wù)市場等新興市場，那么，這里所說增量配電又是怎樣一個情況呢?15/17增量配電網(wǎng)增量配電網(wǎng)概念“增量配電”這一概念便是由電力體制改革9號文提出，按照有利于促進配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展和提升配電運行效率要求，探索社會資本投資配電業(yè)務(wù)有效路徑，逐步向符合條件市場主體放開增量配電投資業(yè)務(wù)，勉勵以混合全部制方式發(fā)展配電業(yè)務(wù)。那么，什么是增量配電網(wǎng)呢?增量配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)上指110kV及以下電壓等級電網(wǎng)和220(330)kV及以下電壓等級工業(yè)園區(qū)(經(jīng)濟開發(fā)區(qū))等局域電網(wǎng)。通俗點講，“增量”顧名思義就是原來沒有，現(xiàn)在有了，就叫增量。也就是新增加配電網(wǎng)叫增量配電網(wǎng)。增量配電網(wǎng)資產(chǎn)能夠劃分為兩部分：一是滿足電力配送需要和規(guī)劃要求新建配電網(wǎng)及混合全部制方式投資配電網(wǎng)增容擴建。二是除電網(wǎng)企業(yè)存量資產(chǎn)外，其它企業(yè)投資、建設(shè)和運行存量配電網(wǎng)。而這個概念，以后也被廣泛采取，成為經(jīng)典概念。(二)增量配電網(wǎng)運行國家發(fā)改委和國家能源局曾以特急等級下發(fā)了一份關(guān)于增量配電網(wǎng)業(yè)務(wù)試點申報文件，擬以增量配電設(shè)施為基本單元，確定105個吸引社會資本投資增量配電業(yè)務(wù)試點項目。繼公布105個首批增量配電業(yè)務(wù)改革試點項目后，今年，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)復(fù)函，確定寧夏寧東成為我國第106個開展增量配電業(yè)務(wù)改革試點地域