柔性互联新型配电系统研究现状及发展探索

“双碳”目标下的未来配电网将形成分布式电源、储能、新型负荷等分布式资源大规模接入的物理聚合、信息融合与协同运行的新型配电系统,其“双高”特性将推动传统配电网的结构形态、发展模式、技术特征、利益格局等发生革命性变化。基于柔性互联装置,从网架结构、运行调控、需求侧响应等方面对新型配电系统进行了综述与探索。     

直流配电网系统关键技术探讨

针对提高运行效率、改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源有效安全接入等配电系统面临的问题和挑战,提出了以直流为主导的配电方式,用于解决上述问题的可行性研究和探讨。结合直流配电技术的研究现状,总结了直流配电系统的技术特点和潜在优势,系统地探讨并分析了直流配电系统发展的若干关键技术及其可行性。     

特约主编寄语

<正>为加快实现“30·60”碳达峰、碳中和的战略目标,在新型电力系统建设背景下,大规模分布式资源接入配电网。当前配电网相关技术、装备、结构、系统、标准等大部分均基于传统配电网或者分布式资源小规模接入条件研发和部署,含高比例分布式资源的新型配电系统面临的需求与挑战及其深层机理与传统配电网存在巨大差异,     

双碳目标下配用电系统的新使命和新挑战

在“30/60”双碳目标的驱动下,能源革命和数字革命相融并进,传统配电网正逐渐演变为以新能源为主体、融合新能源-配电网-负荷-储能的有源(主动)配用电系统,呈现出不断变化着的新的体系形态。面对科技发展和社会要求的提升,配电系统正面临着组态模式颠覆、企业转型升级、产品更新换代的巨大挑战和前所未有的机遇。通过回顾配电系统的演变历程,分析了当前配用电系统的“一低、两峰、三高、多随机因素”的特点;从配电网的初心和基本任务出发,根据双碳目标、绿色消费和循环经济的要求,结合当下智能化、数字化、低碳化、模块化的新时代技术特征和配用电设备的发展现状,分析了从传统配电网向数字化主动配用电系统转化,进而建设综合能源体系下的新型配用电系统的必要性;分析了新时代对配用电系统的五大基本要求和新使命,并结合这五大维度发展目标,总结了新型配用电系统发展中所面临的主要困难和挑战,提出并展望了未来应该关注的技术方向,给出了一些不成熟的观点建议,希望能够抛砖引玉,共同探讨。     

直流配电系统技术分析及设计构想

提高运行效率、改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源有效安全接入等问题既是配电系统面临的挑战,也为配电技术发展提供了新的机遇。采用以直流为主导的配电方式对于解决上述问题将是一次有益的尝试。文中阐述了直流配电技术的研究现状,总结了直流配电系统的技术特点和潜在优势,分析了直流配电系统发展的若干关键技术及其可行性,并提出了一种基于电子电力变压器的多级直流配电系统构想。以配电网末端的家用配电为例,给出了一个具体的低压直流配电系统设计案例并进行了仿真验证。     

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。     

面向直流配电系统的新型固态故障限流器设计

与交流配电相比,直流配电具有供电容量大、线路损耗小、电能质量好、有利于分布式电源接入等一系列优点。然而,保护技术的不成熟在很大程度上限制了直流配电系统的发展。针对当前直流配电系统保护技术中存在的问题,提出一种新型固态故障限流器。该限流器采用晶闸管与IGBT相结合的方式,不仅可以快速响应直流电网的故障电流,而且减少了功率损耗。当发生短路故障时,采用峰值电流控制策略可以进行电流控制,将短路电流限制在一定的范围内。     

配电系统自动化在电力市场环境的发展探讨

本文探讨了配电系统自动化的基本概念。通过分析放松管制后供电企业面临的主要挑战，提出了电力市场环境下配电系统自动化应具备的主要特性，包括信息系统集成化、应用功能综合化以及电能质量监测、实时电价信息发布和计量等新功能。最后，对未来配电系统综合自动化的新技术进行了展望。     

主动配电系统规划和运行中的重要问题

介绍了主动配电系统的概念及发展,重点分析了主动配电系统技术的未来发展趋势,从规划和运行2个方面提出需重点关注的技术方向,包括:考虑运行过程的配电系统规划、考虑负荷与分布式能源高级建模的配电系统规划模型、高渗透率分布式能源接入条件下的调度控制模型、主动配电系统的电压控制技术等。结合我国电网和经济社会情况,指出主动配电网的发展应重点研究规划方法、灵活的网络拓扑、主动控制方法、主动管理技术、用户侧需求响应和管理的双向协调整合、柔性配电和交直流混合微网技术、储能技术和电力电子智能装备等关键技术,以提升配电网调度的灵活性,提升配电网对大规模分布式能源的接纳能力。     

2014年国际大电网会议学术动态系列报道配电系统和分布式发电技术

介绍了2014年国际大电网委员会(CIGRE)配电系统和分布式发电技术专委会(SC6)的工作进展、主要专题和录用论文内容。从分布式能源和新型负荷渗透率高的配电系统规划、主动配电系统运行与控制、配电系统在输电系统运行中的新角色和新服务等几个领域分析了配电系统和分布式发电技术的新发展,并对主动配电系统的发展趋势及应重点关注的技术问题进行了分析。     

一种考虑分布式电源的配电自动化系统规划方法

在分布式电源大量接入的背景下,提出一种考虑分布式电源的配电网自动化系统规划方法。针对所提出的MINLP模型易陷入局部最优解的问题,将所提模型进行线性化处理转化为MILP模型来进行求解,并利用IEEE 69节点配电系统进行仿真分析。结果表明,基于分布式电源与配电自动化系统的协同规划结果,配电系统的运行成本、能量损耗成本以及可靠性成本均有了大幅降低,所提规划方法下的电压分布更为平坦,具有较好的经济性和运行可靠性。     

面向新型电力系统的电力设备运行维护关键技术及其应用展望

在"碳中和、碳达峰"的目标下,建设以新能源为主体的新型电力系统是电网升级换代发展的必然趋势。随着新型电力系统的建设和发展,电力电子装置、大规模储能装置等新型电力设备将获得广泛应用,电网对柔性可控和安全稳定的要求越来越高,保障电力设备的可靠运行面临巨大的挑战。为此,提出了新型电力系统背景下电力设备高效运行和智能维护的基本特征和技术体系,详细阐述了电力设备数字化和智能化、新型电网设备状态评估以及电力设备高效优化运行等支撑新型电力系统的设备运行维护关键技术研究现状和进展,探讨了研究和应用中还需要解决的主要问题,最后对未来电力设备运行维护的模式和技术发展趋势进行了展望。     

分布式电源对配电网规划的影响

智能电网要求未来的配电网能够自由接纳分布式电源．这给配电网的规划带来了挑战。传统的配电系统仅具有分配电能到末端用户的功能。而未来配电系统有望演变成一种功率交换媒体．即它能收集电力并把它们传送到任伺地方,同时分配它们。分布式电源的分散、随机变动等特性．将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响。     

智能配电系统的内涵及其关键技术

在对有源配电系统、主动配电系统、自愈配电系统、弹性配电系统、智能配电系统等主要概念进行辨析的基础上,提出了智能配电系统分析的内涵,主要包括可靠性评估、安全性分析、风险评估、生存能力与脆弱性分析、送电能力分析、负荷接入能力分析、分布式能源接纳能力分析、经济性分析、灵活性或弹性分析、主动性评价10项研究内容。从数据获取、数据分析、数据应用的角度提出了智能配电系统的10大关键技术,包括智能配电系统的不确定性建模技术,态势感知技术,快速分析与仿真技术,分布式能源、电动汽车和负荷接纳能力评估与提高技术,储能价值分析与应用技术,风险评估与安全预警技术,优化规划技术,新型保护理论与技术,智能控制技术,与用户互动技术等,并对每项关键技术进行了具体评述。     

基于H∞回路成形法的柔性直流配电系统鲁棒稳定控制

柔性直流配电系统是未来配电系统的一个重要发展方向,可极大地提高城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率.分布式光伏电源间歇性波动、直流负荷随机扰动、滤波电感和电阻参数摄动、下垂系数摄动等不确定性因素易导致直流配电系统发生不稳定现象.文中提出了一种基于H∞回路成形法及规范互质分解技术的鲁棒稳定控制方法.在仿真软件中搭建了...     

配电自动化系统发展综述

提出了配电网一般指电压等级为110 kV及以下的电网,由于处于电力系统的末端,配电网是整个电力系统与用户联系,向用户供应电能和分配电能的重要环节。针对配电网的自动化系统,分析了国内外发展情况及存在的难点,对配电自动化系统实施过程中存在的具体问题进行了探讨,同时展望了智能电网背景下的高级配电自动化系统。     

高光伏渗透率配电系统电压协同控制研究综述

未来新能源电力系统的典型特征之一是具备高渗透率的光伏发电，新能源电力系统将面临光伏出力频繁波动和通信性能不良的挑战。此外，新并网的光伏逆变器与现有的配电系统电压管理体系不尽匹配，需要对二者进行协同控制。在此背景下，对高光伏渗透率配电系统的电压协同控制方面的研究进行全面而系统的综述。对高光伏渗透率配电系统的内涵、定义以及电压协同控制亟需解决的矛盾进行概述；围绕分布式光伏逆变器的协同控制策略、逆变器与传统电压控制设备的协同这2个电压协同控制难题，对高光伏渗透率配电系统的相关研究现状进行综述；对这一领域尚待解决的理论和技术问题进行展望。     

主动配电系统运行与控制关键技术

主动配电系统(active distribution system,ADS)是在智能电网发展的大背景下提出的一个概念。该文在对主动配电系统的相关概念进行辨析的基础上,按照预测层、控制层和服务层这3个层次,具体从主动配电系统的态势感知与预警技术、主动配电系统的自适应分层分布式智能控制技术、主动配电系统的互动化服务技术等几个方面,对主动配电系统运行与控制关键技术的发展进行总结和展望。     

配电变压器远程监测系统的实施

为加强配电变压器的运行监视,及时发现设备的异常情况,保障可靠供电,实施配电变压器远程监测系统,利用数据采集技术、数据的远程传输技术、数据转换技术及网路技术等实现对配电变压器电量参数及有关数据的实时监测,大大提高了配电变压器监测的工作效率和数据准确性,并具有电能管理、供电质量管理、供电可靠性管理等功能,可实时掌握配电变压器的运行状态,一旦发生异常,及时采取措施,防止事故发生,及时了解配电系统的运行参数,实施远方调控,提高其运行的安全性和经济性,为配电系统的现代化管理提供了新的手段。     

基于“互联网+”的智慧能源综合服务业务延展与思考

随着智能电网的深化建设与互联网新型技术的快速发展,未来电网将进入"互联网+"时代,系统中个体将实现广泛互联。在此背景下,智慧能源综合服务发展的困境得以解决,其服务内涵与服务形式将得到不断延伸。文中首先分析智慧能源综合服务现有业务由于技术、数据等原因而无法解决的诸多问题,基于"互联网+"下逐渐广域普及的终端设备及"云大物移智"、5G通信、边缘计算等技术特点,深入探讨未来智慧能源综合服务可能的业务形式,分别提出智慧能源综合服务面向用户侧、配电侧以及能源金融3个方面的未来典型应用场景,并对其顺利开展亟需解决的问题进行展望和思考。