浅谈配电网“源网荷”互动运行技术

浅谈配电网“源网荷”互动运行技术

刘勇超1刘继彦1游菲1张海静1辛欣1张海

（1国网山东省电力公司泰安供电公司山东泰安271000；

2国网山东省电力公司电科院山东济南250000）

摘要：配电网作为电网的重要组成部分，连接着电网和客户，具有重要的作用，配电网的安全性、可靠性关系到整个电网的安全可靠。电力系统的经济性、现代化、智能化也是通过配电网体现出来的。随着技术的发展，虽然配电网发生了巨大变化，但是多种分布式电源的大量接入和用户侧多元性负荷剧增依然给传统配电网带了巨大挑战。如何提高配电网的灵活性、经济性、高效性，如何提高分布式能源的利用率，如何提高客户的参与度与主动性已成为国际电气学界关注研究的重点。

关键词：“源网荷”；源网协调；网荷互动

1.1“源网荷”互动运行内涵

“源网荷”互动运行是指电源、电网、负荷三者之间通过协调互动以实现对能源资源最大化最高效的利用，提高能源、电网设备的利用率。主动配电网“源网荷”互动运行以更高效、更经济、更安全、更智能的方式提高配电网随机、动态情况下的功率平衡能力为目标。传统配电网基于确定性理论的分析、研究源、网、荷三者的关系，其控制方式为电源跟踪负荷行为进行变化调整，控制方式单相，且没有形成互动关系，如图2（a）所示。主动配电网中，由于源、网、荷三者均具备一定柔性特征，因此将呈现出全面的“源网荷”互动关系。主动配电网中“源网荷”互动运行模式主要有源源互补、源网协调、源荷协调和网荷互动等多种互动方式，如图2（b）所示[2]。

（a）传统配电网“源网荷”划分及运行关系

（b）主动配电网“源网荷”划分及互动关系

1.2“源网荷”互动运行模式

（1）源源互补

随着分布式电源的广泛并网，未来电网中的一次能源将呈现出多样性，其空间和时间将具有一定的互补性，同时随着大规模储能技术和设备发展与应用，未来配电网中能源将具有更强的相关性和动态广域互补性[3，4]。通过主动配电网源源互补互动运行利用主网电能、储能设备、多类型分布式等能源的广域互补性，相关性效应来弥补单一分布式可再生能源的随机性、间歇性、波动性等缺点，可以提高配电网供电可靠性、提高可再生能源利用率、提高系统自我调节能力、减少电网备用容量。

（2）源网协调

随着FACTS技术和设备的应用，未来电网必将是柔性电网，且大型风电、光伏等可再生能源与分布式能源的大规模接入电网，未来源网协调主要表现在：一、将大规模接入的间歇性新能源与传统水电、火电甚至核电进行分工协作，进行联合打捆外送；二、对主动配电网内部丰富的分布式能源进行组合应用，提高配电网的灵活性，经济性，提高配电网的运行效率。源网协调技术将极大提高间歇性可再生能源可调度性、可控制性，提高电网对新能源的消纳能力，提高新能源的友好性。

2主动配电网“源网荷”互动运行研究现状与发展

在现有配电网的研究中，对于“源网荷”互动运行的研究相对较少，比如大规模分布式并网对电网的影响、负荷侧峰谷分时电压模型[7]等源网协调、网荷互动等单方面研究，虽然研究了源网协调、网荷互动和源荷互动等多种运行涵义却没有给出“源，网，荷”三者交互协调运行的合适定义，现有研究并不能实现真的全面的源网荷互动，缺乏对源网荷的整体思考。虽然已有的研究对“源网荷”互动运行有很大的支持帮助，但是只有综合考虑电源、电网、负荷的协调控制才能真正实现“源网荷”互动运行，才能适应主动配电网和智能电网的发展需求。

目前针对主动配电网运行指标体系的研究主要集中在配电网结构以及“源、网、荷”三方面独立的指标体系，缺乏对用户侧指标以及系统互动水平的考虑，不能系统的反应配电网“源网荷”互动运行水平。

3“源网荷”互动运行技术需求

相比传统配电网，主动配电网中的“源、网、荷”的所含内容、构成形式、响应速度、涉及范围、互动模式都更加复杂，对电网的安全、高效、经济运行将产生深刻影响。如果控制得当，“源、网、荷”互动运行将是一种良性的互动，将极大的提高了配电网随机、动态适应能力，也是未来智能电网发展的必然要求。但就目前而言，要实现“源网荷”互动运行依然面临着很大的技术需求和挑战。

3.1基本技术要求

就现有电力网络来说，就实现“源网荷”互动运行存在三个方面的硬件不足：

（1）提高远程网络通信能力

目前电网负荷管理终端主要采用230MHz无线专网和GPRS无线公网的双信道通讯方式，仅能实现分钟级的用电数据采集和负荷控制，难以满足“源网荷”互动运行快速响应需求；

（2）提高终端控制输出和信息采集能力

当前负荷终端的功能设计，侧重于用户总负荷的监测、功率及预付费控制、电表数据的抄收等，只具有4轮控制输出回路，控制出口数量不足，而且控制策略固化在终端上，难以满足灵活、多策略的负荷控制需求。

3.2理论技术需求

（1）提高主动配电网功率平衡能力

电力系统是一个发电、用电时刻保持平衡的特殊系统，配电网中风电、光伏等间歇性、波形性分布式可再生能源的大规模并网，以及大规模电动汽车的投入和切除增加了配电网功率平衡难度，因此亟待提高主动配电网“源网荷”互动运行的功率平衡能力。

（2）电网分析基础理论有待发展

随着配电网中“源、网、荷”自身特性的变化和发展，目前基于确定性理论的分析方法将难以满足新的需求，也就对进一步发展和应用基于不确定性理论的分析方法提出了新的要求。

4“源网荷”互动运行控制策略

4.1基于互动条件下的优化调度与功率平衡控制技术研究

传统配电网的潮流的单相流动性以及网内有功功率的就地消纳平衡模式限制了大规模分布式能源的并网消纳以及“源网荷”的协调互动运行，因此配电网“源网荷”互动技术必须考虑研究互动条件下配电网与主网架之间、配电网联络线上的优化调度与功率平衡控制技术。

5结束语

由于配电网中分布式电源和储能装置的大规模并网以及用户侧多元负荷的出现传统配电网技术已经难以适应电网发展需求，主动配网“源网荷互动技术应运而生”本文首先说明了主动配电网“源网荷”互动运行的必要性，然后从“源网荷”的内涵出发，阐述了“源网荷”互动运行模式，其次介绍了国内外“源网荷”的研究现状，接着从现阶段电网的实际情况和技术理论两个方面分析“源网荷”互动运行所需的技术需求，最后提出了三点控制策略以保证“源网荷”互动运行下的主动配电网的安全稳定运行，目前关于“源网荷”互动运行的研究还处于起步状态，研究内容相对较少，本文期望可以为后续“源网荷”互动运行研究提供一部分基础观点，以便为全面开展“源网荷”研究奠定基础。

参考文献：

[1]刘吉臻，李明扬，房方等.虚拟发电厂研究综述[J].中国电机工程学报，2014，34（29）：103~5111.

[2]于大洋，韩学山，梁军等.基于NASA地球观测数据库的区域风电功率波动特性分析[J].电力系统自动化，2011，35（5）：77-87.

[3]杨奇，张建华，刘自发等.风光互补混合供电系统多目标优化设计[J].电力系统自动化，2009，（17）：86~90.

[4]丁明，包敏，吴红斌.分布式功能系统的经济调度[J].电力科学与技术学报，2009，（01）：1~7.