1) 二次设备的自动配置
配网的智能化和自动化水平取决于二次设备的数量与质量, 未来在配网中将有大量的二次设备。二次设备的网络化是当前发展的一个重要趋势。与智能电子设备一样, 二次设备也需要接入软件定义配电网。但是由于其数量、种类繁多, 因此依靠人工设置有太多的管理维护开销, 而且容易出现差错, 不太可行, 软件定义电网可以实现设备的自动配置。
2) 对配电网多种运行模式的支持
软件定义配电网结合前端的智能设备和控制层的强大计算功能, 根据配电网运行方式目标优化算法, 动态地平衡、分割配电网内部各个节点, 同时通过软件定义配电网平台向相应的智能设备发送命令, 动态改变配电网的拓扑结构, 实现对配电网多种运行方式的支持。
3) 配网主动性支持能力
在软件定义配电网的架构下, 控制与运行是分离的。集中的控制层更像人的大脑, 是整个配电网的中枢控制神经, 其智能化程度直接决定了控制的水平与效率。控制层通过运行层的数据采集及南桥接口的辅助, 集聚了大量的电网运行数据, 同时结合各种外部数据源, 例如气象、地理数据等, 构成进行智能计算与控制的配用电大数据。
3.2虚拟电厂
虚拟发电厂(virtual power plant, VPP)扮演着介于发电单元和电网之间承上启下的角色, 采用虚拟发电厂的方式将一组发电单元聚合为一个整体参与电网的运行和调度成为一种既安全又高效的方案。
虚拟电厂与传统电厂的典型区别在于地域分布的分散性与运行调度的协同性。从某种意义上讲, 虚拟电厂是一种先进的区域性电能集中管理模式, 该模式无需对电网进行结构改造就能有效整合区域内各种形态和特性的电源与用电负荷, 对区域内的发电和用电单元实施经济高效的控制。
软件定义电网可以方便为虚拟电厂提供技术支撑, 主要体现在以下几个方面:
1) 软件定义电网可以支持虚拟发厂的各种控制结构
虚拟电厂的运行控制结构可以分为集中控制、层次控制和完全分布控制三类, 而灵活多样的控制结构极大地增强了虚拟电厂的功能。软件定义电网作为一种技术平台, 可以很好地支持虚拟电厂的各种控制结构。
2) 软件定义电网可以支持分布式能源的动态消纳
使用软件定义电网可以很好地支持分布式能源的动态消纳。一个典型地能够动态进行分布式再生能源消纳的软件定义电网如图3所示。在软件定义电网平台上考虑分布式能源接入, 通过智能电子设备、可控的逆变器以及软件定义电网上的分布式能源接入应用, 动态地调整逆变器的输出功率和配电网的拓扑结构, 实现用户负荷与能源之间的平衡关系, 提高电网可靠性和电能质量。
使用软件定义电网进行分布式能源的动态消纳, 具有如下的优势:
1) 在设备运行层, 把发电设备、用电设备、储能系统统一起来, 通过统一规范的接口控制这些设备。
2) 在运行控制层, 充分利用天气数据和用户历史负荷数据, 可以比较准确地预测用户日负荷数据; 同时, 结合煤电、水电的发电曲线, 以及风电、太阳能的预测曲线, 可以形成实际的发电储能调度策略。控制器把调度的结果通知到发电、储能设备, 发电设备和储能设备按照指令进行相应的发电、储能操作。
3) 在应用定义层, 可以设置动态消纳的模型、参数, 并评估动态消纳的效果。
图3 利用软件定义电网进行分布式能源的消纳
结语
在本文中, 我们讨论了软件定义电网的概念、目标、架构以及应用。通过把电网分解为三个层次和两个接口, 即物理设备层、运行控制层、应用定义层, 以及南桥接口和北桥接口, 我们把复杂的电力网络分解为结构简单、功能明确、接口清晰的框架模型。应用软件定义电网模型可以很好地解决配电网、虚拟电厂等电网中难以解决的问题。
