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

王晓力

中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉430071

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（distributedgeneration，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（distributedenergyresources，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-aheadDynamicTariff）[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]ShariatkhahMH，HaghifamMR.UsingfeederreconfigurationforcongestionmanagementofsmartdistributionnetworkwithhighDGpenetration[C]//IntegrationofRenewablesintotheDistributionGrid，CIRED2012Workshop.IET，2012：316-316.

[6]F.A.ViawanandD.Karlsson，“Voltageandreactivepowercontrolinsystemswithsynchronousmachine-baseddistributedgeneration，”IEEETrans.PowerDeliv.，vol.23，no.2，pp.1079–1087，Apr.2008.

[7]BalaramanS，KamarajN.ApplicationofDifferentialEvolutionforCongestionManagementinPowerSystem[J].ModernAppliedScience，2010（8）.

[8]Q.ZhouandJ.W.Bialek，“Generationcurtailmenttomanagevoltageconstraintsindistributionnetworks，”IETGener.Transm.Distrib.，vol.1，no.3，pp.492–498，May2007.

[9]VerzijlberghRA，DeVriesLJ，LukszoZ.RenewableEnergySourcesandResponsiveDemand.DoWeNeedCongestionManagementintheDistributionGrid?[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2014，29（5）：2119-2128.35（05）：1079-1088.

[10]HuJ，YouS，LindM，etal.CoordinatedChargingofElectricVehiclesforCongestionPreventionintheDistributionGrid[J].IEEETransactionsonSmartGrid，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；