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分布式发电与配电网的协调发展与技术展望

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-05-25 12:19    点击量:

跟着环境局势的日趋严重与化石动力的逐渐耗费,人类从传统的以化石动力为主的动力体系逐渐过渡到以可再生清洗动力为主的可继续动力体系势在必行。电能作为广泛使用的二次动力,其在人类社会展开中现已并将继续扮演着至关首要的人物。21世纪之前,电能的一次动力以煤炭等化石动力为主,现在,跟着大家对各类散布式清洗可再生动力重视度的逐渐进步,电能的来历也在跟着动力构造的剧变而发作着改动,各种新动力相继被开发使用。
现在,现已被研讨和开发使用的散布式可再生清洗动力首要有太阳能、核能、风能、地热能等,这些清洗可再生的新动力正在逐渐取代化石动力变成电能来历的首要部分。
动力是人类将来生存和展开的首要基石。从动力的可继续展开的视点来看,充沛使用各类DG并网送电是处理动力危机的一种有用途径。可是,在DG的实习使用中,因为DG的并网送电给电网的正常运转带来的电压、频率及继电保护方面的潜在要挟,一般对DG的并网容量等有严格的约束[2]。

这些约束尽管在很大程度上避免了DG的接入对电网正常运转的潜在要挟,但一起也致使了DG在电力体系中浸透率水平的低下,严重影响和约束了DG的使用与展开。

长期以来,世界各国都在对配电网进行改造建造,配电网也发作了天翻地覆的改变,阅历了从传统配电网、智能电网、自动配电网(ActiveDistribution Network,ADN)、自动配电体系的无穷改造[3]。

DG的展开与配电网的展开有着密切的内在联络,配电网的展开在很大程度上会影响DG在电力体系中的浸透率,而DG的展开使用会在必定程度上影响配电网的作业方式与运转功率。

仅从DG消纳的需求方面思考,优化改造配电网以推动DG的充沛使用的首要性毋庸置疑,但一起,朴实的为了推动DG的使用而进行大方案的配电网方案改造缺少经济性,因而,DG与配电网两者的和谐展开便含义深远。

文献[4]提出了散布式光伏发电与自动配电网和谐展开的思路,指出散布式光伏发电在接入配电网后带来的双向潮流、电压谐波、继电保护等疑问给配电网构成要挟的一起也对配电网提出了更高的请求,但文献首要对于散布式光伏发电与ADN,没有全部思考配电网的展开,也没有具体剖析传统配电网的缺乏对散布式光伏发电优势的发挥的约束。

文献[5]论述了自动配电体系的概念,从技能层面剖析了配电网将来展开对象自动配电体系方案与运转的有关疑问,但没有归纳剖析DG与配电网和谐展开方面的疑问。

依据DG与配电网和谐展开的理念,文章首要别离介绍了DG和配电网的概略及其在中国将来的展开前景,并对中国传统配电网在DG使用中的限制性和ADN在DG使用中的优越性进行了剖析,然后提出在DG充沛使用的一起配电网逐渐和谐展开为ADN的观念,并对有关技能进行了展望。

1  散布式发电的概略及展开
1.1 散布式发电的概念与特征
DG是资本与环境可继续展开战略以及技能展开前进的产品,也是电力体系完成以大电网与散布式电网相联系方针的首要展开方向。对于DG的概念,在世界大型电力体系委员会的界说中是指非经方案的或中心调度型的电力生产方式,发电方案在50~100MW之间直接与配电网连接的发电体系。
一般来说,DG是可以包含任何设备在用户邻近的发电设备,而不管这种发电方式的方案巨细和一次动力的类型[6]。
现在,DG研讨使用尤为会集的是可再生散布式动力发电技能,首要包含光伏发电、风能发电、地热发电、海洋能发电以及生物质能发电。DG相对于传统会集式发电的首要差异在于其散布性比较强,其次是其发电方案较小并且接近电能用户,既可以直接向邻近的负荷供电也可以依据需求并入大电网运送电能。
DG的展开与使用,可以充沛的吸收各类分散的清洗可再生动力来发电,从而完成可再生动力的高效方案化使用,再者DG接入方便、运转简略的长处也得到了广泛的认同。

1.2 中国散布式发电的展开
跟着电力电子技能的展开与其他有关技能的打破,DG正逐渐在世界各国得到广泛的使用。这些年,中国的风能、生物质能以及太阳能等散布式动力的使用展开态势十分迅猛。国家动力局现已提出了到2020年风力发电完成装机2亿kW、太阳能装机1亿kW的方针,2020年散布式动力装机容量将到达总装机容量的1/10。一起,国内对于风电与光伏的有关十余项标准也现已开始施行,使得DG的展开使用逐渐标准化。
DG具有能在负荷高峰期转移主电网必定的负荷的特色,可以有用减轻电网馈线的容量限值。中国散布式动力含量丰厚,但因为技能等条件的约束致使现在开发使用力度依然不够,跟着DG并网运送电能调度以及动力归纳优化的疑问得到进一步的处理,DG将会在中国将来的电力体系中扮演着更为首要的人物。

2  配电网的概略及展开
2.1 配电网的概述与特征
配电网,即在电网中起分配电能作用的电力网络。配电网作为电能使用的发电、输电、配电、用电四个环节中的首要一环,是联络发电端与用户的桥梁。合理的配电网方案建造不只可以确保供电牢靠性和确保电能质量,并且可以进步电网建造的经济性,这对电网公司和电力用户来说都含义深远。
中国配电网根底较为单薄,配电网与输电网的展开步骤也有必定程度的不和谐,配电自动化以及智能化水平较发达国家有较大的差距。但这些年,跟着智能电网、微电网、电动汽车以及散布式发电的展开,中国配电网的自动化、智能化水平正在逐渐进步,配电安全性、牢靠性及适应性都有了很大程度的进步[7]。在国家大力支持配电网展开的大好局势下,将来中国配电网将逐渐朝着自动、智能、刚强、灵敏的方向稳步展开。
2.2 中国配电网的展开
中国传统配电网方式以单向的“发电—配电—用电”方式为主,多见的配电方式有单电源辐射、不一样母线环式方式以及不一样母线的三回馈线的环式等方式。在中国很多的配电网构架中,这些传统的配电网方式依然大面积的存在,但跟着配电网研讨的深化和配电网改造优化的施行,中国配电网在智能电网、自动配电网等方面都取得了相应的展开。
在智能电网方面,中国很早就开始了智能电网的研讨使用探索,经过“十二五”方案大纲中智能电网国家战略的推动施行,中国配电自动化水平得到了很大的进步[8];在ADN方面,但这些年,中国科研作业者在自动配电网的操控战略、散布式电源的优化方案、需求侧办理等方面都取得了相应的研讨成果。
现在,国内外配电网也正跟着技能的改造以及实习需求而阅历着无穷的改造,文献[9]介绍了配电网由被迫配电网向ADN的展开进程,文献[10]在剖析中国配电网的构造、配电才能、自动化等疑问的根底上,提出了中国配电网“构造合理、技能领先、灵敏牢靠、经济高效”展开的方针。
中国正在加大出资配电网的方案改造建造的力度,依据《配电网建造改造方案》的告诉,“十三五”时期,中国配电网的建造改造出资不低于2万亿元[11]。中国学术界和工程界正在深化研讨ADN及自动配电体系在中国展开与实习使用。在将来适当长的一段时间里,ADN将是中国智能配电网研讨使用的首要方向之一。

3  散布式发电与配电网的和谐展开
3.1  含散布式发电的传统配电网及其限制
大方案DG接入传统配电网后将打破传统配电网的单向辐射状供电方式,一起也许引起短路、电压反常,影响电能质量和供电牢靠性等疑问[12]。一般,DG在配电网中具有三种功用:DG作为配电网的备用电源、配电网作为DG的后备电源、DG与电网并网运转[13]。而在DG接入配电网后,DG在配电网中的接入方位和写入容量对配电网的电压散布及安稳运转有着首要影响[14]。
DG接入传统配电网后,配电网由传统的单向辐射型网络转化为含源不定向与用户互联的复合型电力网络,这种改动给电力体系的安稳运转带来了多方面的影响,这些影响对DG的展开有着很大的限制性。
文献[15]剖析了DG的接入对线路重合闸的影响,提出体系呈现任何方式的故障都必须迅速无挑选地切除DG。文献[16-18]指出了DG对电力体系电压安稳性的要挟,因而在DG的并网时需求严格操控并网容量和并入方位,这直接构成了DG使用率的下降。
因为DG接入后的潜在要挟,因而在传统配电网中方案处理DG的基本原则是“即装即忘”,相对简略的运转方式和操控战略致使一旦电网发作故障就需求经过断路器断开DG,这么不只致使牢靠的供电的难以构成并且也直接致使了DG浸透率的下降[19]。
所以传统的富含DG的配电网在进步供电牢靠性及DG浸透率方面存在很大缺点,需求经过对配电网进行优化改造使配电网在接收DG后能进步供电牢靠性和安稳性,ADN就是一种很好的处理方案。
3.2 DG与配电网的和谐展开
ADN的概念于2008年由CIGREC6.11提出,ADN是指在灵敏的网络构造下,和谐DG、自动负荷和储能三者的运转的配电网络。ADN,既差异于传统辐射式单向配电网,又不一样于近年展开起来的微电网。
相对于传统的被迫配电网的被迫操控方式,ADN选用新电力电子技能和操控技能构成了共同的自动操控方式,ADN不光改动了传统配电网辐射状联系DG的方式,并且构成了由自动负荷、DG、储能设备以及智能操控的网状配电网。
ADN可以常态并网送电以及条件孤岛运转,被认为是可以进步散布式电源浸透率、处理电网兼容及大方案间歇式可再生动力使用以进步绿色动力使用率和优化一次动力构造等疑问的要害。
DG的接入对配电网的供电经济性和节点电压、潮流、短路电流、供电牢靠性等都会带来影响,并将影响配电网接线方式和网络的架构[20]。将来配电网与DG的展开中,配电网不只要满意在很多DG接入后电网能安稳运转,并且要在当DG不安稳或许瞬时断开后能经过自动办理和操控来调整完成电网安稳运转。
一起,因为ADN不只可以满意DG在电力体系中高浸透率的请求,并且在电动汽车等可控负荷办理、智能操控、需求侧办理等方面都有其共同的长处,因而,ADN便成了DG与配电网和谐展开的一种方式。
配电网是影响电网安稳性、电能质量和网络运转功率的首要因素之一。依据ADN在推动散布式动力消纳以及可控负荷的接入操控等方面的共同优势,ADN逐渐变成配电网展开一个首要方向。
在ADN的根底上,2012年由CIGREC6.19提出了自动配电体系的方案与优化研讨报告,自动配电体系可以在信息通讯技能(ICT)、智能操控技能和本钱效益方式为根底上完成已有财物与根底设备的最优化使用。
ADN作为将来智能电网的首要组成部分,它的研讨与实习将直接影响散布式电源的进入率。当时很多国家学术界和工程界都在重视ADN的研讨与使用,在可继续散布式电源消纳实际需求的驱动下,DG与配电网和谐展开的研讨与使用将逐渐深化。

4  DG与配电网和谐展开的技能展望
现有的通讯、操控、电力电子等技能的更新与新技能的开发使用,将毫无疑问会给DG与配电网将来的展开带来不可避免的改造。因而,文章从三个视角的有关技能来打开将来DG与配电网和谐展开的讨论,三个视角及其具体技能展望如表1所示。
表1:DG与配电网和谐展开技能展望的三个视角
DG与配电网和谐展开技能展望的三个视角

4.1 从用户视角看DG与配电网的和谐展开
现在,尽管DG的使用现已有了很大的展开,但对于家庭式的DG技能依然有很大的展开空间。将来大家对DG认可度的进步必定会推动很多家居式DG体系逐渐树立,因而开发便宜、快捷的家居式DG技能可以充沛推动DG的展开。
而在智能用电技能方面,尽管现已有智能电表的使用,但可有用进步客户用电体会的智能用电技能尚待研讨开发,其次可供研讨客户用电习气等的智能用电技能还没有构成体系的技能框架。
需求侧呼应技能作为近年配电网研讨使用的热门,但可以完成配电网与用户完成双向互动,实时满意用户用电需求的需求侧呼应技能依然还有待研讨。可以引导用户自动参加电网动力优化使用,使配电网高效安稳的完成“削峰填谷”经济调度和自动操控的供需和谐技能有待开发。
从用户的视点来看,家居式DG技能、需求侧呼应技能等技能的使用可以完成用户与配电网的双向互利,因而对推动DG与配电网的和谐展开有必定影响。
4.2 从信息视角看DG与配电网的和谐展开
电网的调度、操控等各个方面都离不开信息通讯技能,领先的通讯技能在配电网安全运转中在扮演着至关首要的人物。当时,配电网的通讯技能现已在很大程度上得到了改进,但高效实时的通讯技能并没有得到一致,将来DG与配电网的和谐展开离不开领先的通讯技能,因而,一致通讯协议的配电网通讯技能有待进一步的加强。一起,信息处理技能对DG和配电网的展开也及其首要。
大数据与云核算技能的研讨使用已继续多年,但将其使用于配电网和DG中对前史气候信息进行数据剖析与规律学习完成风机、光伏出力的有用猜测和对各类散布式电源运转过程中发生的很多数据的优化使用以完成对DG的运转操控与动力使用优化依然有待进一步的研讨。
因而,对配电网和DG的运转信息数据进行处理,以确保DG和配电网的优化运转,完成配电网和DG的状态监测、运转猜测等功用的云核算技能建模剖析和仿真算法渠道有待进一步的开发。
从信息的视点来看,信息技能的不断前进,给DG与配电网带来了无穷的展开机遇,将来ADN的完成离不开一致领先的实时信息通讯技能。一起,使用大数据及云核算技能在数据处理等方面的杰出优势,开发对于配电网与DG的大数据处理及云核算渠道以优化DG与配电网的运转值得更多的等待。
4.3 从操控视角看DG与配电网的和谐展开
跟着智能电网的研讨使用,中国配电网与DG的运转操控自动化水平现已有了很大的进步,但现有的操控技能很难满意将来配电网与DG的展开需求。DG与配电网运转的各个环节都离不开各类操控技能,操控技能的打破将对DG的并网使用有着首要的影响。
大方案的DG优化使用需求强有力的电力电子操控技能、功率操控技能作为有用支持,而很多多层次DG典型的分散性特色使得现有的操控技能很难满意DG使用的需求,能有用补偿DG与传统配电网运转与操控的缺点的新式散布式智能操控技能需求更多的研讨。
一起,使用散布式智能式、会集式以及混合分层式操控方式几种操控方式以使配电网操控构架层次分明、方针清晰的操控技能方式也需求进一步的研讨开发。
从操控的视点来看,DG的展开需求操控技能作为支持,配电网完成自动操控离不开新式智能自动操控技能的开发。因而,DG与配电网展开过程中,对现有操控技能的更新以及新式智能操控技能的打破需求得到更多的重视。

5  结语
在推动新动力开发使用和发起动力互联展开的布景下,跟着DG本钱的逐年下降和技能功能的不断进步,DG在电力体系的浸透率将会不断进步。而很多DG的接入对配电网提出更高的请求,和谐配电网与DG展开不光可以完成DG的充沛使用,并且可以确保配电网的优质、高效、经济运转。
DG与配电网是完成动力互联工程的首要环节,充沛使用新式技能联系实验演示等展开DG与配电网和谐展开的有关研讨对推动动力互联网的展开有着首要含义。

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