含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述

含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述

摘要：随着配电网中分布式能源渗透率的逐渐提高，其组成成分较与传统配电

网发生了巨大的改变，调度手段也呈现出多样化，不合理的调度策略和无约束或

无引导的用电行为会引起配电网的阻塞，所以配电网阻塞管理势在必行。本文在

总结国内外阻塞管理方式的基础上，将阻塞管理机制分为直接控制和市场机制两类：直接控制包括：网络重构、无功功率控制以及有功功率控制；市场机制包括：日前动态电价、配电网容量市场、日内影子价格以及灵活服务市场。

关键词：阻塞管理；直接控制；分布式能源；配电网；市场机制

0引言

随着能源安全、环境污染和全球气候变暖的趋势日渐严重，风力发电和光伏

发电等分布式电源（distributed generation，DG）的发展越来越受到人们的关注[1]。近年来，作为需求侧的新起之秀，电动汽车[2]在很多国家尤其是发达国家得

到了快速发展。随着配电网中分布式能源（distributed energy resources，DER）渗透率的逐渐提高[3]，DER作为配电网源-荷协调的重要组成部分越来越受到人们的重视[4]。然而，无约束或无引导的用电行为和不合理的调度策略，则可能导致配

电网出现负荷尖峰和阻塞等问题，影响配电网的安全与经济运行。本文在结合国

内电力市场实际情形的基础上，总结国内外配电网阻塞管理机制。

1 阻塞管理的直接控制模式

网络重构：通过改变常开或常闭开关的状态达到改变配电网网络结构的目的，从而更好地将电能输送到用户侧[5]。通过网络重构解决阻塞问题，对于用户而言

无需调整用电计划，不会产生额外的用电成本。

无功功率控制：借助于灵活交流输电装置，可控负荷以及DER等来解决欠电

压或过电压问题，特别是对于配电线路较长电压问题更为严重的系统，无功控制

显得尤为重要。无功功率的调节需要配电网中无功设备的调整，文献[6]利用OLTC结合系统的无功控制实现解决阻塞的目标。

有功功率控制：有功功率控制[7]主要是针对用户侧而言，将用户侧的可控负

荷当做调节手段[8]，以调整费用为目标。

2 阻塞管理的市场机制

阻塞管理的市场机制是指利用价格信号或用电需求合同，激励用户灵活调整

用电行为的市场方法。

日前动态电价（Day-ahead Dynamic Tariff）[9]：此模式利用可控负荷对价格的敏感度，DSO将线路容量作为约束通过节点边际电价求取最低的日前电价达到既

节省用户费用又解决系统阻塞的目的。

配电网容量市场[10]：该方法将配电网的容量分配给具有最优价格的集群，

其市场调节过程如下：步骤1，DSO将初始电价（几乎为零）提供给各集群；步

骤2，各集群根据DSO提供的电价优化用电安排，并将用电计划反馈给DSO；步

骤3，DSO根据各集群的用电计划，计算潮流是否满足线路容量约束，若出现越

限的情形，则提高对应越限时段的电价，并重新提供给各集群，至第2步；若未

越限，则至下一步；步骤4：整理发布优化得到的用电计划和各时段电价。

日内影子价格：文献[6]根据日内影子价格来进行各负荷集群的优化调度，影

子价格和新的最佳调度策略由迭代确定。

灵活服务市场[11]：各负荷集群不需要直接购买配电网容量，只需制定自己

的需求计划（不需要考虑系统约束），但是DSO需要购买解决阻塞问题的灵活容

量。负荷集群可以售卖自己的需求量，由DSO来决定是否购买这部分容量。

3 结论

本文在未来DER高渗透率的配电网基础上，总结了配电网的阻塞管理机制，

并根据各自的特点将其分为直接控制和市场机制两种模式。直接控制：网络重构、无功功率控制、有功功率控制；市场机制：四种机制都将DSO与DER作为市场的参与者，日前动态电价、配电网容量市场、日内影子价格、灵活服务市场。

参考文献：

[1]沈鑫，曹敏.分布式电源并网对于配电网的影响研究[J].电工技术学报，2015，30（S1）：346-351.

[2]王锡凡，邵成成，王秀丽，等.电动汽车充电负荷与调度控制策略综述[J].中国电机工程学报，2013，33（01）：1-10.

[3]董福贵，张也，尚美美.分布式能源系统多指标综合评价研究[J].中国电机工程学报，2016，36（12）：3214-3223.

[4]刘文颖，文晶，谢昶，等.考虑风电消纳的电力系统源荷协调多目标优化方

法[J].中国电机工程学报，2015，35（05）：1079-1088.

[5]Shariatkhah M H，Haghifam M ing feeder reconfiguration for congestion management of smart distribution network with high DG penetration[C]// Integration

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[6]F.A.Viawan and D.Karlsson，“Voltage and reactive powe r control in systems with synchronous machine-based distributed generation，” IEEE Trans.Power Deliv.，vol.23，no.2，pp.1079–1087，Apr.2008.

[7]Balaraman S，Kamaraj N.Application of Differential Evolution for Congestion Management in Power System[J].Modern Applied Science，2010（8）.

[8]Q.Zhou and J.W.Bialek，“Generation curtailment to manage voltage constraints in distribution networks，” IET Gener.Transm.Distrib.，vol.1，no.3，

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[9]Verzijlbergh R A，De Vries L J，Lukszo Z.Renewable Energy Sources and Responsive Demand.Do We Need Congestion Management in the Distribution

Grid?[J].IEEE Transactions on Power Systems，2014，29（5）：2119-2128.35（05）：1079-1088.

[10]Hu J，You S，Lind M，et al.Coordinated Charging of Electric Vehicles for Congestion Prevention in the Distribution Grid[J].IEEE Transactions on Smart Grid，2014，5（2）：703-711.

作者简介：

王晓力（1986-），男，工程师，硕士研究生，研究方向为电力系统优化调度；