04. 主动配电网研究与示范(刘庆时)

1、863主站实施方案
863主站建设包括主动配电网信息平台、规划运行互动决策系统和主动配电网运行控 制系统 三部分内容。 主动配电网信息平台（任务 五）是两个系统的基础，满足系 统运行监视、态势感知、供电质 量控制、综合能源优化、运行规 划互动决策等五大类应用的信息 互动与系统集成的要求。 信息平台数据来源： 直采数据：IDU、其他采集终端 与其他系统接口：PMS2.0、 DMS、DA、营销系统等现有系 统。
n 具备一定比例的分布 式可控资源 n 网络拓扑可灵活调节 的配电网 n 较为完善的可观可控 水平 n 实现协调优化管理的 管控中心
4
中压配网 负荷
低压配网 0.4kV 负荷
风力发电 储能
MG 微网
光伏 冷热电三联供
研究现状
国外 国内
欧美、日本等发达国家开展了大量研究，取得了一定成果 开展了初步研究，缺乏可复制、可推广的主动配电网整体解决 方案和实际运行案例，相关关键技术研究亟待深入 CIGRE C6
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任务4 基于多源信息融合的主动配电网态势感知技术
研究内容1
n 适用于主动配电网的综合配电单元和布点优化技术
IDU的功能与特点
主动配电网的需求
综合负荷和分布式能源特性
提供带时标的同步量测数据 具有下行通道 具备暂态电能质量检测
高精度的状态估计 故障定位 无功电压控制 安全合环 指令下发
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任务4 基于多源信息融合的主动配电网态势感知技术
7
目标分解
研究主动配电网规划、运行与决策支持，电能品质控制，协同交互控制等技术建 成集冷热电联供、光伏、储能、充电设施等单元的主动配电网应用示范系统
规划运行与决策支持
电能品质控制
协同交互控制
任务1
主动配电网的规划及规划 运行互动决策关键技术
任务2
主动配电网的电能品 质控制技术
任务3
以主动配电网为中心的 多能协同控制技术
研究内容1
23
任务5
适应主动配电网的灵活可扩展信息平台
n 能量与信息二元融合的元件即插即用安全可信接入 技术
研究内容2
24
任务5
适应主动配电网的灵活可扩展信息平台
n 适应配电网复杂信道与异构数据环境下的平台总线
研究内容3
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研究任务之间的关系
1
规划运行互动决 策系统
规划运行互动决策技术
主配一体化规划 可视化决 策与互动 推演 滚动校 验评估
主动 规划
运行目标
主动 服务 n n n 主动 控制
可控资源（电源）
n n n
分布式能源 冷热电联供 储能系统
主动 感知
装置 和系 统
主动 管理
高电能品质 高运行可靠性 清洁能源的高 渗透率 为主网提供电 能与备用服务
n
可控资源（用户）
n n
需求响应 电动汽车
6
目录
一 二 三 四
研究背景 研究内容与技术路线 示范工程 预期创新与成效
建设内容
依托科研成果，结合实际电网运行、客户安装情况及各科研任务（5个任务， 17个子任务）示范条件，对研究成果在亦庄地区电网及高安屯垃圾焚烧电厂、六 里屯垃圾填埋电厂所在的2个局部电网中进行应用配置，主要包括： （1）“一个平台、两套系统”的863示范工程主站建设；
（2）配网快速切换装置、配网综合终端单元（IDU）、安全合环控制、非有效 接地系统单相接地故障快速选线及故障定位、集群需求响应与电网态势联动、多 能源系统协同优化与风险平抑控制和柔性负荷控制等示范应用； （3）为支撑示范应用进行的配套通信工程建设。
RTU AMI IDU IED
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主动配电网信息平台
目录
一 二 三 四
研究背景 研究内容与技术路线 示范工程 预期创新与成效
27
示范区地理范围
亦庄经济开发区位于北京东南郊京津塘高速公路起点西侧，城市规划五环路南侧， 面积约59.47平方公里，以发展电子、汽车、医药、装备等高新技术企业和现代制造业 为特色的产业综合新城。 根据用户负荷及分布式能源 分布情况，选取亦庄河西工业区 作为示范工程的示范区。河西工 业区位于亦庄经济开发区西南部 ，东至凉水河，西至博兴路，南 至凤河路，北至凉水河，占地面 积约5.76平方公里，以工业区为 主，用户负荷特性及光伏等分布 式电源资源丰富。
规划断面
2015年 规划断面 2020年 规划断面 2025年 规划断面
电网运行 断面模拟
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任务1 主动配电网的规划及规划运行互动决策关键技术
研究内容4
n 主动配电网规划与运行的滚动校验评估调整技术
12
任务2 主动配电网电能品质控制技术
研究内容1
n 基于同步信息量测进行网络等效的安全合环技术
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863主站实施方案——系统架构
硬件方案：核心系统服务器17台，其中：云平台主体 5台 ；大数据平台5台；分布式存贮4台；分布式任务 协调、数据服务总线和其它系统模块共用3台。
软件方案：云化业务系统，数据服务总 线，云平台及云服务，大数据平台，分 布式存贮，数据采集等。
2、快速切换装置方案
对于重要用户，采用科技项目中研制的快速切换装置，利用分布式电源或移动电源车 提供残压支撑，实现无电压暂降的有源快速切换，提高对重要用户的供电质量。
中国
n 973 项目：分布式发电供能 系统相关基础研究 n 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 n 其它光伏、微网、智能配网、 智能用电相关863 项目
本项目的研究目标
充分利用主动配电网的可控资源，研究可以实现主动规划、感知、管 理、控制与服务的装置与系统，更好的解决主动配电网的新问题和现有配 电网的老问题，实现主动配电网的运行目标。 上级电网
分布式能源渗透率 n 功率双向流动 n 运行稳定性降低 n 电压波动加大 n 电能质量问题更 加严重
n n n n
分布式电源渗透 率高 对电源与负荷进 行主动控制
分布式电源渗透 率低 无电源与负荷的 主动控制
n
n
无分布式电源 无电源与负荷 的主动控制
现代配电网
当前配电网
被动配电网 主动配电网
主动控制水平
博兴 供电 区 林肯公寓
博兴供电区
涉及电源点： 荣华220kV变电站、博兴110kV变电站、泰河110kV变电站以及奔驰 110kV用户变电站。 涉及用户：金风科创、大族环球、新立基真空玻璃厂、奔驰汽车发动机厂。 新能源：冷热电联产机组150MW、多点接入光伏总量9.73MW、风机发电2.5MW、 微型燃气轮机0.13MW、储能规模600kW/1.6MWh，示范区分布式能源装机容量不低于 平均负荷的20%。
国家高技术研究发展计划（863计划）课题
主动配电网研究与示范
承担单位：国网北京市电力公司 协作单位：福建省电力有限公司 中国电力科学研究院 北京电力经济技术研究院 清华大学 天津大学 四川大学 浙江大学 上海交通大学
1
目录
一 二 三 四
研究背景 研究内容与技术路线 示范工程 预期创新与成效
2
分布式能源推动了配电网的形态转变
传统配电网
设备智能化
控制智能化
运行自动化
来自百度文库
用户互动化
3
主动配电网的定义
CIGRE定义：主动配电网(Active Distribution Network，ADN)，即内部具有 分布式或分散式能源且具有控制和运行能力的配电网。 输电 网络
高压配网
区别于被动配电网的 四个主要特征
主动配电网
110kV 10kV
研究内容2
n 多源信息融合下的主动配电网综合负荷需求和分布 式能源特性辨识技术
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任务4 基于多源信息融合的主动配电网态势感知技术
研究内容3
n 基于状态估计、快速仿真分析和风险预警的多信息 源主动配电网态势感知预警技术
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任务5
适应主动配电网的灵活可扩展信息平台
n 面向主动配电网规划运行的数据、模型、算法与展 示的共享管理技术
（3）规划运行互动决策系统功能：
主网配网协调规划、一次系统与二次系统协调规划、多能源系统规划以及规划目标与 运行性能的滚动校验互评估、可视化展示、规划过程互动推演等。
（4）主动配电网运行控制系统功能：
1）主动配电网态势感知：实时状态分析、运行态势仿真、未来态势感知； 2）供电质量控制：主动配电网安全合环控制、基于高可靠性电源主动寻找的重点用 户运行风险预防控制； 3）多能源协同优化控制：柔性负荷控制、集群需求响应、多能源协同控制、运行风 险预估。
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任务3 以主动配电网为中心的多能源协同控制技术
研究内容1
n 基于电压主动调节的负荷柔性控制技术
17
任务3 以主动配电网为中心的多能源协同控制技术
研究内容2
n 基于集群负荷需求响应与电网态势联动的主动配电 网协同交互控制技术
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任务3 以主动配电网为中心的多能源协同控制技术
研究内容3
n 多能源系统联合运行优化与风险平抑技术
任务4
基于多源信息融合的主 动配电网态势感知技术
任务5
适应主动配电网的灵活 可扩展信息平台
8
任务1 主动配电网的规划及规划运行互动决策关键技术
研究内容1
n 能源信息相协调的主动配电网主网配网一体化规划技术
能源与信息协调规划
电源 规划 电网 规划 负荷预测 主网规划
多目标规划算法
冷热电 联供 分布式 发电
任务2 主动配电网电能品质控制技术
研究内容2
n 基于高可靠性电源主动寻找的重点用户运行风险预 防控制技术
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任务2 主动配电网电能品质控制技术
研究内容3
n 针对电压暂降和短时中断的有源快速切换控制技术
DG
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任务2 主动配电网电能品质控制技术
研究内容4
n 非有效接地系统中基于双端同步信息量测的单相接 地故障快速自愈技术
运行控制系统（ADMS）
电能品质控制技术
安全合 环技术 有源快切 技术 重点用户 风险预防 非有效接地 单向接地自愈
2
协同交互控制技术
负荷柔性控制 集群需
求响应
3
多能源优化 与风险平抑
4
综合配电单元 和布点优化 负荷需求 特性辨识 多源态 势感知
时序场景模式演进
多源信息融合的态势感知技术
5
共享管理技术 元件即插即用安全可信接入技术 平台总线技术
研究成果
两套系统 主动配电网运行规划决策支持系统 主动配电网运行控制系统 两套装置 配电网快速切换装置 配电网综合终端单元IDU
实施方案内容
实施方案主要依据科研任务成果和任务书要求展开设计，主要包括9项实施内容： 任务五及任务一、二、三、四的主站部分 （1）863主站实施方案 任务二、主动配电网供电质量控制技术 （2）快切装置实施方案 （3）安全合环方案 （4）单相接地故障快速自愈方案 任务三、以主动配电网为中心的多能源协同交互控制技术 （5）集群需求响应与电网态势联动方案 （6）多能源系统联合运行优化与风险平抑控制方案 （7）柔性负荷控制实施方案 任务四、基于多源信息融合的主动配电网态势感知技术 （8）综合配电终端单元IDU实施方案 （9）通信配套实施方案
云平台架构：管理节点与工作节点。管理节点用于云平台 的管理；工作节点主要提供计算资源，服务于云应用；示 范工程中各电力应用根据应用需求封装为云应用。
系统功能
（1）平台服务：
数据库管理、数据存储与共享管理、告警服务、系统运行状态管理、打印等。
（2）基本功能：
数据采集、数据处理、数据记录、操作与控制、系统时钟和对时、系统交互应用等。
n 参与单位： Ø 日、美、澳等发达国家 Ø 英、法、德等欧盟国家 Ø EPRI等国际知名科研机构 Ø BC- Hydro, Hydro-Quebec Ø EDF, ENEL, SIEMENS, Ø ABB，ETH等国际企业 n 涉及方面： Ø 配电网的规划、运行管理的各个 方面
5
欧 盟
n ADINE示范工程 n DISPOWER项目 n DER Lab项目 n 欧盟第5框架计划项目 n 欧盟第6框架计划项目 n 欧盟第7框架计划项目
主网配网一体化规划
需求响应
高运行 可靠性
清洁能源 高渗透
信息 规划
通讯 规划
配网规划
低运行风险
9
任务1 主动配电网的规划及规划运行互动决策关键技术
研究内容2
n 主动配电网规划运行一体化的可视化推演互动展示技术
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任务1 主动配电网的规划及规划运行互动决策关键技术
研究内容3
n 基于多代理的时间序列场景模拟仿真技术
紧急状态的切换控制
l 故障检测：2ms l 分闸：5ms l 合闸：10ms
时效 指标
分闸
低电压逆功 率快速检测
合闸
重要用户
2、快速切换装置方案
示范 工程 l 10kV快切装置 示范地点：金风科技8#楼配电室 方案配置：将两路10kV进线开关 和母联开关替换为3台快切装置。 l380V快切装置 示范地点：金风科技天诚同创配电室、林肯公寓开闭站 方案配置：考虑到改造难度大，示范工程中，在两路 380V进线和母联处安装3台快切装置，与现状进线及联 络开关柜并联。对于新建配电室可直接安装快切装置。