探究主动配电网的分层能量管理与协调控制

探究主动配电网的分层能量管理与协调控制

刘敏刘凯

（1洛阳城市建设勘察设计院有限公司河南洛阳471000;2国网淮南供电公司安徽淮南232007）

摘要：随着我国电力事业的快速进步，电网技术的开发，主动配电网科技的落实，卓有成效地增强了分布式资源在电力行业的拓展，让电力网络系统的运转成为愈发繁杂，同一时间也愈发的现代自动化。针对电力网络运行过程中存在的可再生能源消费功能不够、网架弱脆、程序化能力差的状况均获得了卓有成效的改进，所以主动配电网科技的贯彻落实针对我国电力事业的发展起到了非常好的推动影响。电网系统中主动配电网的分布式控制技术及网络技术对于配电网潮流双向有效管理等方面意义重大。

关键词：主动配电网；分层能量管理；协调控制

1主动配电网的管理控制分析

主动配电网管理控制工作相对于传统配电网有较大的不同，其为一种主动的管理与控制方法。传统配电网在如下几个方面有一定的不足，首先，传统配电网没有形成统一的信息模型，容易在配电网中形成信息孤岛，若出现了信息孤岛则不能完成对配电网的全面有效掌控，不能实施全局优化能量管理的功能，当出现大量的量测信息时不能采取有效的处理。而主动配电网通过使用分档次能量监管的方式，完成了终端数据与主站体系的有效连接，并采用部分自治与整体改进协调掌控原则，完成对间断式能源的消耗接纳，其总体的框架图，如图1所示。从图1中可以看出，主动配电网的上层主要完成对配电网络的运行方式改进与能量改进，其为完成对配电网全局集中管理掌控的关键单元。

图1中协调控制器的作用为完成对主动配电网络采取自治掌控的监管单元。主动配电网采用分档次能量管理的方法能够将配电网络通信数据的瓶颈性问题得到卓有成效的处置，从而保证配电网络得到改进自治掌控的状态。在主动配电网的上层通过利用整体改进算法的方法计算出主动配电网的掌控改进调整措施，但是因为整个求解的过程中所含的信息量较大，求解过程较为繁杂，是一种长期的集中掌控。其次，在两次主动配电网整体改进掌控之间，能够采用协调控制器对自治范围采取闭环掌控，确保每个自治范围可以在总体的改进目标领域内实施有效运行。在对配电网采取能量掌控与管理的过程中，不论采用的为对配电网实施全局的掌控还是对配电网实施的部分的控制，在具体的实施过程中，都应当采用标准的方式进行配电网的建模，从而更好的保证配电网中所含的信息能够得到最大限度的应用。

2主动配电网的协调控制分析

主动配电网的一大特点体现在DG单元与储能单元面对配电网运转人员而言是能够掌控的，分布式资源加入电网的运转调节，可不是平常轻易的衔接。虽然目前DG的并网技术已趋于商业化应用，但多个DG的集成需要更复杂的协调控制。相关学者研究为此提出了基于多智能体技术的多层控制框架以解决未来配电网运行过程中多分布式能源的协调控制问题。此掌控架构有三层系统：第一层是当场掌控智能体，它的性能是迅疾当场掌控单独DG与别的装备，加入有装载调节电压变压器（OLTC）分接口、并联电容器与保障设置等；第二层是建立在微网、Cells与VPP定义的范围协商掌控智能体，用于协调掌控区域内的第一层智能体；第三层是最高等级的配电监管体系，用以完成整体上的全局改进运行。分层掌控结构是处置主动配电网多分布式资源及别的能够掌控设置协调运转的卓有成效措施，它的优点在于不但可以放缓聚集掌控构造出现的通讯压力大、有拖延时间、运算工作量大等毛病，而且可以回避对等掌控结构出现的无法实现整体上优化运行的弊端。当场掌控是第一层掌控，用来完成单独DG、微网单元与无功弥补装备的迅疾响应掌控。部分范围掌控是第二层掌控，用来调节部分范围内许多DG以及分布式单元相互间的调整运转，以确保范围局部指标的完成且减少它们间的互相的影响。第三层掌控是主动配电网的整体改进管理系统，用来完成整体范围的数据收集，经过智能改进算法作出整体改进掌控战略。

3主动配电网的全局优化能量管理系统

3.1主动配电网的全局优化能量管理分析

主动配电网的核心价值在于对配电网的主动管理，即通过引入ＤＧ及其他可控资源（如柔性负载、无功补偿及需求侧响应等）加以灵活有效的协调控制技术和管理手段实现配电网对可再生能源的高度兼容及对已有资产的高效利用。有研究表明：在相同网络基础设施条件下，实施主动管理技术可集成的分布式能源比例是未实施主动管理技术的3倍。

主动配电网的全局优化能量管理系统是最高层次的决策单元，是实施配电网主动管理的关键技术手段，其主要功能包括：潮流管理、电压协调控制、分布式能源协调控制以及快速网络重构。目前欧洲对于主动配电网能量管理技术的研究比较多，但大部分集中于潮流管理和电压控制2个方面。在潮流管理方面，基于最优潮流（OPF）算法的主动配电网优化运行模型的提出来找到各种控制选项的最优组合（OLTC、分布式能源、需求侧管理、可控负载、无功补偿），实现配电网运行过程的总成本最小，确保配电网运行人员不仅在网络故障或者发生电气参数越限等紧急情况下给出最佳恢复策略，在正常运行情况下也能给出最佳运行方案以满足各种技术约束条件下的经济运行。

3.2主动配电网进行全局优化能量管理意义

主动配电网科技应用的意图就是为了完成对配电网的积极监管与整体管理，经过引进DG与别的能够掌控能源，建立灵便的协调掌控技艺与管理方法，进而完成配电网对可再生资源的超强兼容掌控。经过贯彻落实积极的管理掌控，可以对主动配电网的整体改进能源管理技术与方案采取卓有成效的分布式监管，在监管运转进程中，有功功率改进掌控战略就能够完成在满足基本载荷要求的条件下，尽可能多地利用可再生能源，完成主动配电网的整体改进掌控管理，增强经济效果，增强配电网的运转效果，经过对运转形式采取持续地变更与调节，进而在满足载荷无功需求的前提下，完成网络无功潮流最优化。

3.3主动配电网的全局优化能量管理

以间歇式发电预测数据和负荷预测数据为基础可以对主动配电网进行全局优化控制，并依据最优算法将主动配电网能够控制的分布资源求解出来，从而更好的响应由于昼夜变化、生产信息变化而带来的主动配电网周期负荷的变化。因此，在对主动配电网进行全局优化时，首先应当对预测的数据进行全面的分析处理，将预测数据中包含的短时间数据波动和长时间数据波动全面的识别出来。在进行长周期功率波动数据的分析时，应当以时间为尺度，将尺度设定在10-30min之间，其对应的频率范围为0.0001-0.001Hz，因此，其对应的信号最高的频率应为上述赫兹的两倍，这样才能避免出现领域的混叠，所以其采样的频率应在0.002Hz以上，则采样的周期应为500s。主动配电网全局优化控制的具体变量，不仅包含有具备有充电和放电能力的储能单元，还包含有可以控制的分布式发电单元，而将储能单元引入到主动配电网中，由于受到不同时间断面的控制耦合的策略不同，储能功率耦合控制不同，导致上一时刻的储能功率将会对剩余能量带来影响，所以，在进行主动配电网全局优化控制时不可以将某一个时间断面作为自身最优的目标。

结语

综上所述，主动配电网在配电网的技术优化管理上的关键技术的认识是非常重要的。其能量的分层管理优化和协调控制能有效改善主动配电网在电力系统中的运行效率，促进电力行业发展。

参考文献

[1]曹子健,林今,宋永华.主动配电网中云计算资源的优化配置模型[J].中国电机工程学报.2014(19)

[2]王健,谢桦,孙健.基于机会约束规划的主动配电网能量优化调度研究[J].电力系统保护与控制.2014(13)