近日,由中國電器工業協會、中國電工技術學會等聯合主辦,隆高展覽(上海)有限公司承辦的“第17屆中國全電展”在上海新國際博覽中心舉行。展會同期舉辦了“能源互聯網+電力電工裝備技術”論壇,圍繞智能電網技術、新能源并網運行技術等共同探討能源的新發展和新機遇。在此次論壇上,華北電力大學教授、博士生導師李鵬發表了以主動配電網技術為主題的演講,成為與會專家關注的焦點之一。
當前,隨著新能源和可再生能源發電項目持續推進,大量分布式電源接入電網,對傳統配電網帶來了巨大挑戰。“高滲透率分布式電源接入,導致配電網潮流雙向流動和潮流的不確定性,其無序接入又導致配電網出現電壓越限、短路電流增大、供電可靠性降低、電能質量惡化等問題。”李鵬表示,主動配電網技術為分布式電源接入配電網提供了一種優良的解決方案,為滿足智能電網對分布式電源的并網運行要求提供了技術保障,發展主動配電網技術勢在必行。他介紹說,目前,美國、歐盟、日本等多個國家和地區都在開展具有創新性的主動配電網項目研究及示范工程建設。
友好集成,提升配電網智能化水平
2008年,國際大電網會議的配電與分布式發電專委會C6項目組發布了《主動配電網運行與發展》研究報告,正式提出了主動配電網(ActiveDistributionNetwork,ADN)概念。主動配電網是通過利用可調節的資源和靈活的網絡拓撲結構來管理潮流,以便對局部的分布式能源進行主動控制和主動管理的配電系統。
“分布式能源基本構成包括分布式發電、儲能和可控負荷等。為實現分布式電源與配電網友好集成,提高分布式電源接入配電網的滲透率和優化經濟運行水平,更好地滿足用戶對電能質量、供電可靠性的更高要求,主動配電網技術應運而生。”李鵬介紹。
事實上,主動配電網是未來智能配電網的一種發展模式。主動配電網技術能夠“主動”對分布式電源和負荷進行分析和預測,通過調用配電網中的可調節資源,靈活地改變網絡拓撲結構,消除分布式電源對配電網帶來的影響,實現分布式電源的高效率利用。
“為此,它能夠提高配電網對綠色能源的兼容性,有效、友好地集成并支持高滲透率的分布式電源,充分發揮分布式電源和主動負荷的作用,最大限度地減少對主網的容量需求,且能夠為電網提供調頻和電壓無功控制的幫助。”李鵬表示,主動配電網技術還具有良好的自愈能力,能夠顯著提高供電質量,在舒緩配電網升級投資的前提下,有效提升配電網的智能化水平。
治理電能質量,建綠色友好供用電
然而,主動配電網技術應用也面臨著更加復雜的電能質量問題。一方面,分布式電源和非線性波動性負荷種類復雜多樣,特別是風力、光伏發電輸出功率具有波動性、隨機性、間歇性等特點,常導致主動配電網內的電源與負荷之間功率難以平衡,頻繁出現電壓波動、暫降、突升等電能質量問題。另一方面,如并網逆變器、固態開關等電力電子設備的大量應用,加重了主動配電網中的電壓與電流諧波危害程度。
“總之,主動配電網技術應用所面臨的多種電壓、電流質量并存的電能質量問題更加復雜、突出,迫切需要一種綜合治理技術。”李鵬認為,統一電能質量控制器(UPQC)便是理想的解決方案之一。
UPQC是定制電力技術中功能最強大的電能質量綜合補償裝置,由串聯、并聯和儲能單元組成,其中串聯、并聯單元可以解耦后獨立運行,實現各自功能,也可以聯合運行實現統一的綜合功能,“因此,在主動配電網技術應用中采用UPQC,能夠為破解復雜的電能質量問題提供優良的綜合治理手段,同時為實現智能電網的定制電力功能提供可靠的關鍵技術支撐。”李鵬說,目前UPQC裝置比較昂貴,而靜止無功補償器(SVC)、無源電力濾波器(PF)已經推廣應用,因此可以充分發揮這些裝置的特點,將SVC中的先進晶閘管投切電容器組、PF與UPQC有機結合構成經濟實用型UPQC。
李鵬認為,經濟實用型UPQC能夠為主動配電網技術應用中的電能質量綜合治理提供技術保障。“總之,在UPQC的作用下,主動配電網對于用戶是一個高可靠性、高質量的理想綠色電源;用戶對主動配電網來說是一個合格的用戶,從而構建成綠色、友好的供用電環境。”他表示。