主动配电网新技术
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这就是综合接入DG
后的所有可能的电 压无功控制方式
35/46
DG控制方式可以总结为以下三种 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
36/46
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：
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：
33/46
1 2 3 4 5
• DG功率和换流器的限制
• 连接负荷、线路负荷以及接入位置
• 电压管理标准 • 含DG下的电压可靠性指标 • 含DG的等效网络模型
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。
37/46
每个设备的主要控制方案 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。
38/46
45/46
[1]Majumder R. Aspect of voltage stability and reactive power support in active distribution[J]. 2013. [2]Samuelsson O, Repo S, Jessler R, et al. Active distribution network— Demonstration project ADINE[C]//Innovative Smart Grid Technologies Conf erence Europe (ISGT Europe), 2010 IEEE PES. IEEE, 2010: 1-8. [3] 尤毅 , 刘东 , 于文鹏 , 等 . 主动配电网技术及其进展 [J]. 电力系统自动 化, 2012, 36(18): 10-16.
4/46
主动配电网核心理念
PDN
ADN
主动规划 主动控制
主动管理
主动服务
5/46
主动配电网与微电网
电网形式
所属关系
运行状态
常态并网、 条件孤岛
主动配电网 企业电网
微电网
客户电网
常态孤岛、 条件并网
6/46
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。
网络功能
智能化 灵活性
19/46
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。
主动配电网新技术
1/46
目
录
1 主动配电网概述 2 主动配电网关键技术体系
4 总结和展望
2/46
主动配电网的来源
2008 年 CIGRE C6.11 工 作 组发布的研究报告使用了 “active distribution networks （ 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”。
23/46
电压不稳定
暂态不稳定
长期不稳定
主动配电网导致电压不稳定的因素
24/46
电压稳定性影响因素
静态 影响
动态 影响
wenku.baidu.com
DG及其接口电路对主动配电网电压稳定性的影响
25/46
DG location
26/46
Standards
27/46
VSC topology and control
28/46
18/46
主动配电网运行控制
源侧运行控制模式
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）；
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。
20/46
3
电压稳定性与无功支持
21/46
电压稳定性
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。
22/46
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。
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
3/46
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。
9/46
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。
10/46
主动配电网的发展动态
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。
贵州主动配电网示范工程
[4]刘东. 主动配电网的国内技术进展[J]. 供用电, 2014 (1): 28-29.
[5]刘广一, 黄仁乐. 主动配电网的运行控制技术[J]. 供用电, 2014 (1): 30-32.
46/46
2016/1/26
Grounding
29
无功支持
30
电压稳定性影响因素
主网无功
DG reactive 负载无功 power
有功功 率流
馈线电 压等级
31
4
总结和展望
32/46
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
下图表为系统参数 和各种故障的参数
39/46
此图为在四种DG 输出和负荷情况下 ，系统的优化效果
40/46
电压稳定指标
41/46
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 电压调整率
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
高效性
可持续性
微网 可靠 自治 主动 电网 电网 配电网
网络规模
7/46
主动配电网的发展动态
欧盟FP6主 导 的ADINE(即active distribution network)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 （active work management）。
13/46
3
主动配电网关键技术体系
1. 1 ADN综合规 划设计
2. ADN运行 控制
3. ADN运营 模式
14/46
主动配电网规划设计
分布式能源 消纳模式
点消纳
线消纳 面消纳
ADN的间歇式能源能量流
15/46
主动配电网运行控制
主动配电网 消纳机制
16/46
主动配电网运行控制
AND三种控 制方式 网侧运行控制模式
反孤岛保护
保护定值自适应整定
ADINE 工程
电压协调控制
基于静止同步补偿器的 电能质量控制 基于DG的电压控制
8/46
主动配电网的发展动态
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
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
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
17/46
主动配电网运行控制
网侧运行控制模式 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 源--网双侧协调运行控制模式 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
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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。
43/46
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
11/46
2
主动配电网关键技术体系
12/46
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
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。
2
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。
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。
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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。
这就是综合接入DG
后的所有可能的电 压无功控制方式
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DG控制方式可以总结为以下三种 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
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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：
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：
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• DG功率和换流器的限制
• 连接负荷、线路负荷以及接入位置
• 电压管理标准 • 含DG下的电压可靠性指标 • 含DG的等效网络模型
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。
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每个设备的主要控制方案 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。
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45/46
[1]Majumder R. Aspect of voltage stability and reactive power support in active distribution[J]. 2013. [2]Samuelsson O, Repo S, Jessler R, et al. Active distribution network— Demonstration project ADINE[C]//Innovative Smart Grid Technologies Conf erence Europe (ISGT Europe), 2010 IEEE PES. IEEE, 2010: 1-8. [3] 尤毅 , 刘东 , 于文鹏 , 等 . 主动配电网技术及其进展 [J]. 电力系统自动 化, 2012, 36(18): 10-16.
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主动配电网核心理念
PDN
ADN
主动规划 主动控制
主动管理
主动服务
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主动配电网与微电网
电网形式
所属关系
运行状态
常态并网、 条件孤岛
主动配电网 企业电网
微电网
客户电网
常态孤岛、 条件并网
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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。
网络功能
智能化 灵活性
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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。
主动配电网新技术
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目
录
1 主动配电网概述 2 主动配电网关键技术体系
4 总结和展望
2/46
主动配电网的来源
2008 年 CIGRE C6.11 工 作 组发布的研究报告使用了 “active distribution networks （ 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”。
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电压不稳定
暂态不稳定
长期不稳定
主动配电网导致电压不稳定的因素
24/46
电压稳定性影响因素
静态 影响
动态 影响
wenku.baidu.com
DG及其接口电路对主动配电网电压稳定性的影响
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DG location
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Standards
27/46
VSC topology and control
28/46
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主动配电网运行控制
源侧运行控制模式
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）；
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。
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3
电压稳定性与无功支持
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电压稳定性
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。
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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。
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
3/46
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。
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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。
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主动配电网的发展动态
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。
贵州主动配电网示范工程
[4]刘东. 主动配电网的国内技术进展[J]. 供用电, 2014 (1): 28-29.
[5]刘广一, 黄仁乐. 主动配电网的运行控制技术[J]. 供用电, 2014 (1): 30-32.
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Grounding
29
无功支持
30
电压稳定性影响因素
主网无功
DG reactive 负载无功 power
有功功 率流
馈线电 压等级
31
4
总结和展望
32/46
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
下图表为系统参数 和各种故障的参数
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此图为在四种DG 输出和负荷情况下 ，系统的优化效果
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电压稳定指标
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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 电压调整率
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
高效性
可持续性
微网 可靠 自治 主动 电网 电网 配电网
网络规模
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主动配电网的发展动态
欧盟FP6主 导 的ADINE(即active distribution network)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 （active work management）。
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主动配电网关键技术体系
1. 1 ADN综合规 划设计
2. ADN运行 控制
3. ADN运营 模式
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主动配电网规划设计
分布式能源 消纳模式
点消纳
线消纳 面消纳
ADN的间歇式能源能量流
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主动配电网运行控制
主动配电网 消纳机制
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主动配电网运行控制
AND三种控 制方式 网侧运行控制模式
反孤岛保护
保护定值自适应整定
ADINE 工程
电压协调控制
基于静止同步补偿器的 电能质量控制 基于DG的电压控制
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主动配电网的发展动态
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
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
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
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主动配电网运行控制
网侧运行控制模式 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 源--网双侧协调运行控制模式 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
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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。
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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
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2
主动配电网关键技术体系
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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
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。
2
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。
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。
44/46
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。