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本文介绍了几种主要的智能配电网规划技术,包括动态调整分布式能源接入容量,动态削减DG发电出力,动态评估需求侧响应容量价值,基于高级量测系统(AMI)的智能配电网规划,以及配电网络与通信网络协同仿真。此外,还介绍了一些智能配电网规划的投资策略案例,最后对新型配电网规划与仿真工具的研发提出了新的需求。
本文介绍的这些技术基于以下思想:通过在规划中考虑运行要求,实现高占比可再生能源的消纳以及在某些情况(如网络改造)下延缓电网一次设备的投资,这与国际大电网会议(CIGRE)中的主动配电系统规划(C6.19)所介绍的研究成果以及CIRED之前所提出的新型配电规划框架是一致的,其中的一些主要思路也已经在国际上的配电公司得到了实际应用。
1 动态调整分布式电源(DG)接入容量的技术
要提高DG发电量占比,就必须提高DG的接入容量。由于可再生能源发电的间歇性,其实际运行小时数只有1000~2000h,约为传统电源运行小时数的1/4左右,相应地,如果希望DG发电量占比达到20%,则DG接入容量占比就必须至少达到80%。
传统配电网规划在确定大量接入配电网的分布式电源容量时,其基本要求是应尽量避免网络阻塞,所以网络结构是按负荷需求来设计的,而传统电网的最大容量约为最大负荷的2倍,并且必须满足N-1准则,可见如果按照传统规划和运行的方法处理大规模分布式电源的接入,就需要扩大网络容量规模,这样就会造成很多设备在大部分时间内是闲置的,极大地浪费了资源,并且当前配电网络的监测控制设备尚未具备应对随机发电及随机负荷的能力,所以也可能无法满足空间资源和可靠性的需求。
如图1所示,利用智能化技术可以在保证可靠性的同时有效地降低峰值负荷,从而达到延缓对电网一次设备投资的目的。如果期望在尽可能不过多改造电网的情况下,保证大规模接入容量的DG能够以经济、安全和可靠的方式接入电网,那么在规划阶段就需要充分考虑运行时如何动态地调整DG的发电出力。
图1 智能化技术延缓电网一次设备投资的效果
文献[5]提出了一种新颖的设计方法和规划技术,在考虑控制系统性能的同时,通过调整DG的发电出力水平来增加网络的接纳能力,并且不需要为大规模的新基础设施进行投资;该方法和技术在法国配电公司(ERDF)得到了实际应用。如前所述,规划和运行之间的界限变得越来越不明显,而有效的规划方法必须考虑运行需求。该文献正是在此原则下独创地将规划中的时间序列方法运用到了概率计算中,但也正如作者指出,在很多国家(例如法国),概率性方法应用的可行性、合理性以及合法性仍然是悬而未决的问题,还仍然有很长的探索道路要走。
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