主動配電系統與被動配電系統的技術差異

本文在對比被動配電系統與主動配電系統的特徵、構成、定義等基礎上,通過對比分析不同系統下的能量流、信息流、業務流構成特點,詳細分析被動配電系統與主動配電系統在規劃、控制、管理、服務、響應、參與等個幾個方面技術應用上的差異。

主動 / 被動配電系統

被動配電系統(樹上鳥教育電氣設計)

傳統配電網可稱之為被動配電網(Passive Distribution Network,PDN),其運行、控制和管理模式都是被動的。在被動配電系統中,電能由電網流向負荷,因此在線路選型、設備選型、繼電保護、潮流控制、計量等方面考慮的也都是能量單方向流動的特點。負荷需求呈自然分佈,不能自動調整,無法提前對異常運行狀態與故障進行控制,難以全方位保證供電質量,整個配電系統無法實現最優經濟運行。

目前電力用戶的配電系統以傳統配電系統和數字化配電系統為主。但兩者在系統控制方面的思路仍是被動的。具體表現在以下幾個方面:

a. 故障時,系統進行保護;無故障時,一般不會進行自動控制操作。

b. 配電系統的損耗、電壓和可靠性等分析計算都是基於最大負荷條件或平均負荷條件。

c. 配電系統設計不考慮接入大量分佈式電源。

隨著用戶配電系統中大量分佈式能源的接入,已經影響到配電系統的潮流分佈和方向、短路電流大小和方向、設備容量和選型、無功功率和電壓分佈、功率因數和諧波、保護設置和配合、配電自動化設置和管理、故障清除過程和恢復等。因此,傳統配電系統需要向主動配電系統過渡。

主動配電系統

2008年國際大電網會議中配電與分佈式發電專委會(C6)的C6. 11提出主動配電網(Active Distribution Network,ADN)概念。主動配電網(ADN)是指在靈活的網絡結構下協調分佈式發電、主動負荷和儲能(Energy Storage System,ESS)三者的運行

圖1給出了傳統配電系統與主動配電系統在系統組成上的差別。

主動配電系統與被動配電系統的技術差異

圖2給出了傳統配電系統與主動配電系統在負荷構成及技術實現上的差別。

主動配電系統與被動配電系統的技術差異

主動配電系統的特徵:(樹上鳥教育電氣設計)

a. 有可控的分佈式資源;

b. 有較為完善的可觀可控能力;

c. 有實現協調優化管理的控制中心;

d. 有可靈活調節的網絡拓撲結構。

主動配電系統的可觀性體現在主動配電系統控制中心可監測配電系統、用戶側的負荷和分佈式電源的運行情況;可控性體現在對分佈式電源、儲能、負荷等的靈活有效控制;主動性體現在能預判可能出現的危險並制定應對策略。

表1給出了主動配電系統與傳統配電系統和數字配電系統之間的差別。

主動配電系統與被動配電系統的技術差異

技術差異

規劃

傳統配電網中分佈式電源接入採取“即插即忘”模式,發電量作為負荷處理,屬於系統正常擾動,對電網運行影響不大。當配電系統中分佈式電源 > 10 %時,其間歇性、隨機性會對系統帶來功率雙向流動、電壓波動加大、電能質量等方面的影響,因此需要在規劃設計階段就對配電系統中的電源和負荷進行主動規劃。

控制

控制是指對用戶側內所有發電資源的有功功率和無功電壓控制。在主動配電系統中由於分佈式電源的大量接入,需要充分利用各種無功控制設備和分佈式發電的無功控制能力,進行協調控制

常用控制方式有用戶側運行控制模式、電網 — 用戶側雙側協調運行控制模式、電網側運行控制模式。

為了保持系統電力電量平衡,主動配電系統要求系統有保持瞬間電能平衡的控制能力。具體要求有:

a. 在合理用電範圍內,考慮負荷分佈特徵、範圍特徵、電流特徵等來進行負荷控制;

b. 依靠負荷控制以及能量儲存設備相結合,分析分佈式電源負荷的變化;

c. 可進一步考慮通過改善負荷的時間特性、頻率特性和電壓特性等來柔性控制負荷;

d. 利用可移動存儲能力裝置配合主動配電系統緊急調峰等方式,協助系統快速恢復頻率穩定和電壓穩定。(樹上鳥教育電氣設計)


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