分布式能源的间歇性特性,也给新三元结构的稳定平衡增加了新的不确定性。“目前应用最多的风力发电和太阳能光伏发电等输出的电能都具有很大的随机性,这给合理安排配电网运行方式、确定运行结构带来了很多困难。比如3月份德国的日全食,由于德国分布式发电比重最高已达50%,德国的电力公司一年多前就开始准备应对了。”余南华告诉记者,主动配电网的提出,就是要致力于协调三元结构的平衡,提前应对负荷和分布式能源本身存在的不确定性产生的被动局面。
主动的逻辑
“这是一个前沿性的项目,存在很多未知,我们在项目申请批复后的第二年才真正找准了方向。”余南华坦诚,在研究方向不明朗的第一年,整个团队只能按照项目要求的指标一项项机械地完成着。
经过一年的摸索,项目组找到了主动配网的核心理念,即主动规划、主动控制、主动管理、主动服务等四个方面,“跟传统配电网比,我们要将分布式电源作为重要的一元来考虑,比如为了在三元之间进行功率平衡,对不确定性进行管控,我们在规划设计阶段就要充分考虑二次系统的部署配置,进行一次电网架构和二次自动化系统的协同规划;比如我们必须通过预测,对能量流的不确定性进行提前评估,还要解决不确定性引起的电能质量问题等等。”
有了理念就有了灵魂,项目针对渗透率逐渐提高的间歇式能源发电接入配电网的现象,提出了建立多级分层消纳的新技术模式,以提升配电网对分布式发电的有序管理能力,并从全网潮流最优运行的角度提升能源的使用效率。
分层指上下两层,上层是总的监控管理中心,下层是指多种控制设备,包括控制、计量、通讯的二次设备,联络开关、储能之类的可控资源等。
所谓多级,是指点消纳、线消纳和面消纳三个不同的层级。“点消纳顾名思义,就是已分布式能源为核心的一定范围内自产自销,微电网就是实现点消纳的一种理想的方式;线消纳就是分布式能源多发的电量以反向潮流的形式上来后,可以在配电网关联的线路上进行灵活的转移利用,不直接倒送至变电站造成线损浪费,而是进行‘线上转移消纳’;面消纳是在线消纳无法完成消纳任务情况下,汇集到变电站,由变电站层面进行统一能量优化管理。”余南华介绍,现有的技术已经可以做到点和线层面的消纳,面消纳需要结合输变电技术和网架结构的进一步升级,而就我国目前分布式能源的规模,点消纳就基本能解决问题了,线消纳技术可以满足未来分布式发电较长一段时期的消纳需求。