主动配电网新技术含关键技术体系、电压稳定性与无功支持 优质特选

,主动配电网新技术,1,精编材料,目录,2,精编材料,主动配电网的来源,范明天，教授级高级工程师，国际大电网会议（CIGRE）中国配电与分布式发电（C6）专委会主任，中方委员。研究方向为配电系统规划主动配电系统规划,2008年CIGREC6.11工作组发布的研究报告使用了“activedistributionnetworks（ADN）”的术语，国内有学者根据报告的内容，将其翻译为“主动配电网”。,3,精编材料,主动配电网的特点,主动配电网是可以综合控制分布式能源（分布式发电、柔性负载和储能）的配电网，可以使用灵活的网络构架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。,4,精编材料,PDN,ADN,主动配电网核心理念,5,精编材料,主动配电网与微电网,6,精编材料,主动配电网与智能电网,主动配电网是智能配电网技术发展的高级阶段技术。,7,精编材料,ADINE工程,保护定值自适应整定,反孤岛保护,基于DG的电压控制,基于静止同步补偿器的电能质量控制,电压协调控制,欧盟FP6主导的ADINE(即activedistributionnetwork)示范工程，其核心理念是利用自动化、信息、通信，以及电力电子等新技术实现对大规模接入DG的配电网进行主动管理（activeworkmanagement）。,主动配电网的发展动态,8,精编材料,2012年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”，在广东电网示范,主动配电网的发展动态,2014年863项目“多源协同的主动配电网运行关键技术研究及示范”将分别在佛山、北京、贵阳、厦门进行示范,9,精编材料,主动配电网的发展动态,广东电网主动配电网示范工程,能够自主协调控制间歇式新能源与储能装置等分布式发电单元，积极消纳可再生能源并确保网络的安全经济运行。,10,精编材料,主动配电网的发展动态,贵州主动配电网示范工程,集水电、风电、光伏、冷热电联供、储能、电动汽车充电设施的主动配电网集成示范工程。,11,精编材料,12,精编材料,主动配电网关键技术体系,高渗透率分布式发电对配电网的影响,1,3,2,提高配电网的经济性，考虑其可用率，为提高配电网规划效率提出新方向。,对电压稳定、继电保护、故障定位、能量管理方面产生影响；也对配电网产生间歇性影响，建立相应的并网技术进行控制管理。,购售电双方角色变换，出现能量投资或运行商，市场运营模式将面临新的变革。,13,精编材料,主动配电网关键技术体系,1,ADN综合规划设计,ADN运营模式,ADN运行控制,1.,2.,3.,14,精编材料,分布式能源消纳模式,ADN的间歇式能源能量流,主动配电网规划设计,15,精编材料,主动配电网运行控制,主动配电网消纳机制,16,精编材料,AND三种控制方式,主动配电网运行控制,网侧运行控制模式,网侧运行控制模式,源网双侧协调运行控制模式,源侧运行控制模式,17,精编材料,主动配电网运行控制,电网侧应用ADMS，仅依靠直接对中压并网点开关、联络开关、储能装置、电能质量治理装置等电网侧可控设备进行控制,在网侧运行控制模式失效的条件下，通过用户侧微网管理系统（或分布式发电控制系统）间接地，或通过协议直接地对用户侧的光伏发电系统进行有效控制，从网端、发电端协调抑制其对配电网的影响,网侧运行控制模式,源-网双侧协调运行控制模式,18,精编材料,主动配电网运行控制,源侧运行控制模式,对于多个零散小规模发电在配电网的并网，原则上应实现自发自用及少量上网，电网侧仅监测并网点动态。,仅当以上两种情形在发生影响电网稳定运行或电能质量超标时，电网侧应用ADMS直接通过并网点开关设备进行切除。,对于一定渗透率并网用户侧而言，应用微网管理系统（或分布式发电控制系统）；,19,精编材料,主动配电网灵活运营模式,主动配电网灵活运营模式,以光伏并网为例：在用户处投建光伏发电，在满足用户需求的基础上要求电网完全接受和消纳，实现自身利益最大化。用户要求接入光伏以降低用电成本，多余电力则上送电网进一步获取利益。此外，可能存在第三方能量管理企业对用户内部进行能量优化管理。,20,精编材料,21,精编材料,关于电压稳定性的定义至今仍存在分歧1990年IEEE将电压稳定性定义为“系统维持电压的能力。”电压崩溃是指由于电压不稳定所导致的系统内大面积，大幅度的电压下降的过程。,电压稳定性,22,精编材料,电压稳定性,现在普遍被接受的观点是电力系统中电压水平主要由无功功率平衡条件决定。许多文献把电压崩溃归结为由于系统不能满足无功需求的增加，在某些不良运行点或当系统受到较大扰动后，因为发电机励磁系统的强励和负荷端电压下降，负荷需求减少，系统能保持电压相对稳定。随后，由于带负荷调压变压器的连续调节使负荷端电压升高，供电得以恢复，同时带负荷调压变压器一次侧电压下降，电流上升，发电机无功越限，其连锁反应使负荷电压下降，电压稳定破坏。,23,精编材料,电压不稳定,主动配电网导致电压不稳定的因素,暂态不稳定,长期不稳定,24,精编材料,电压稳定性影响因素,DG及其接口电路对主动配电网电压稳定性的影响,静态影响,动态影响,25,精编材料,DGlocation,26,精编材料,Standards,27,精编材料,VSCtopologyandcontrol,28,精编材料,Grounding,29,精编材料,无功支持,30,精编材料,电压稳定性影响因素,DGreactivepower,负载无功,有功功率流,主网无功,馈线电压等级,31,精编材料,32,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,无功功率的协调控制对于主动配电网的稳定运行极其重要，尤其是在高渗透率的配电网情况下，DG对电压无功的调节要么强制实施要么引导应用。而且政府部门还会对参与无功功率调节控制的DG在税收和其他辅助性的服务方面提供优惠，这将激励DG的拥有者参与到全系统的电压控制中来。而这些综合化控制必须适应系统的操作要求：,33,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,含DG下的电压可靠性指标,含DG的等效网络模型,5,4,34,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,这就是综合接入DG后的所有可能的电压无功控制方式,35,精编材料,1局部控制：利用DG对当地的电压进行控制管理2集中控制：基于规则的分布式发电系统的控制3基于模型的控制：将DG模型和可控性在优化过程中相结合,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,DG控制方式可以总结为以下三种,36,精编材料,为了验证DG的接入对电压的影响，这里对一个简单的例子进行仿真验证，其系统图如下：,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,配电网的协调无功功率和电压控制策略是通过有载调压变压器、电容器、分布式电源、配电网静止功率补偿器。,37,精编材料,电容器组根据负荷2的电压来进行控制配电网静止无功补偿器来确保关键负荷的管理有载调压变压器对整个馈线的电压保持分析以及与DSTATCOM和DG协调控制。,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,每个设备的主要控制方案,38,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,下图表为系统参数和各种故障的参数,39,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,此图为在四种DG输出和负荷情况下，系统的优化效果,40,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,电压稳定指标,41,精编材料,无功功率的协调控制以及实例仿真结果,电压调整率,网络损耗,由于分布式电源的接入，使得上游的功率流动减少，导致了线路电流的减少，网络损耗自然下降,由于分布式电源的接入，给系统有无功功率的支持，在同样负荷的情况下，节点的电压值变化幅度将变小,42,精编材料,小结与我们的思考,在能源危机加剧、环境恶化的背景下，对主动配电网技术进行研究与应用将是未来电网的发展方向。我们以这次课程宣讲为机会，向大家介绍了主动配电网的相关概念、工程建设情况、发展动态与关键技术，并主要介绍了主动配电网的电压稳定性问题。,43,精编材料,小结与我们的思考,主动配电网作为智能配电网的一种高级阶段与技术形态，其理论和实践才刚刚开始，在规划、运行、控制以及市场交易等众多领域都有大量的问题需要深入研究，由于分布式能源的渗透率不断提高，主动配电网同时也孕育了一个全新的市场机遇，不仅对电网公司而且对于电力用户以及能源供应企业都有机会从主动配电网的发展中收获相应的利益。,44,精编材料,小结与我们的思考,规划方面主动配电网需要优先解决源网的协同规划以及一次与二次协同规划问题；运行控制方面主动配电网需要优先解决间歇性波动对配电网电压调节以及功率平衡问题；运营方面主动配电网需要优先解决电网与用户的利益协同问题，建立适合的运营模式以保证各方利益均衡发展。,45,精编材料,参考文献,1MajumderR.AspectofvoltagestabilityandreactivepowersupportinactivedistributionJ.2013.2SamuelssonO,RepoS,JesslerR,etal.ActivedistributionnetworkDemonstrationprojectADINEC/InnovativeSmartGridTechnologie