X
5月28日，广东电网公司牵头承担的国家863计划课题“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”通过技术验收，验收专家肯定，课题完成了任务书规定的各项研究工作和技术指标，达到了主要指标考核要求，以佛山三水广成铝业和金世界铝业的5.5MW金太阳工程为依托，建成国内首个主动配电网示范工程，储能接入容量达1.1MWh，实现了光伏消纳率100%。
“除了示范工程的成功，更重要的是我们在为配电网的远景规划、提高配电网对新能源发电的接纳能力、以及提高配电网对新能源发电接入后的管理能力等方面做出了重要的探索与实践，”项目主要负责人、广东电网公司电力科学研究院智能电网所余南华博士表示，该项目为我国大力促进分布式光伏发电的发展提供了技术保障。
分布式能源带来的三元格局
数据显示，全球九成以上的电力负荷需要以煤炭和石油为主的传统化石类能源，通过集中发电、远距离输电的形式为其提供电能。然后随着全球经济发展对能源需求的不断增长，传统能源的急缺以及环境污染等问题不断恶化，清洁、可再生能源快速发展，分布式发电的大规模并网成为电网企业早晚要遭遇的挑战。
“小规模的分布式能源接入只会影响电网的局部运行，而大规模，即高渗透率分布式能源的接入却会影响电力系统的全局运行，就像你往一杯水中加一点点糖，并不会改变它的无味状态，但随着糖的增多，浓度越来越大，整杯水就会发生质的变化。”余南华介绍，传统的配电网是“电网-负荷”的双元结构，而随着分布式能源接入配网的渗透率提高，配电网就会形成“分布式能源-电网-负荷”的三元新格局。
在传统的双元结构中，我们可以对电网整体调度来适应负荷的变化，或是通过对负荷的一些控制、需求侧的管理等方式来实现电力平衡，运行和管理方式相对简单。而接入了分布式能源，就会打破原有的平衡，传统的调度、监控、运行模式就会显得被动。
据了解，分布式能源比较高效的消纳模式是“自发自用，余电上网”，所以分布式能源是用户侧也是电源侧，它会改变原来电网到负荷的单向电力潮流，形成电网到负荷、分布式能源到负荷、分布式能源到电网等多种潮流的混合。“自己不发电时它就是个负荷，如果发电就会直接影响电压水平，今年5月初，广深地区有个光伏项目，低压侧电压突然升到了250伏，正常是一般都不会高于235伏，一检查发现，五一放假几天，用电设备都停产了，自己没有用电负荷，只有光伏在不停对外送电。”
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。
为了未来的努力
与发达国家相比，我国的分布式能源起步较晚，2014年底，国内已建和在建的分布式能源项目装机总容量约540万千瓦。根据国务院印发的《能源发展“十二五”规划》，到2015年，我国将建成1000个天然气分布式能源项目、10个天然气分布能源示范区；分布式太阳能发电达到1000万千瓦，建成100个以分布式可再生能源应用为主的新能源示范城市。“未来国内的分布式能源市场前景可期，电力企业必须提前做好准备，”余南华说“无论从社会效益还是用户和企业利益来看，主动配电网都是不错的选择。”
对于用户而言，灵活的接入主动配电网，意味着更高的供电可靠性和供电质量，“分布式电源和电网供电可以互为备用电源，就能减少停电时间、缩小停电面积。”对于消费者来说，可以主动参与需求响应和电网运行，提高用电自主性，节约电费支出，“比如，电网负荷高时，客户可以将自家的分布式能源发的电卖出，而在电网负荷较低时，就用大电网的电。”而主动配电网带来的高效运行、多电源协同、移峰填谷、电力定制服务等对于电网的稳定可靠运行和电网企业的发展都有积极影响。
在推广方面，可以通过增加必要设备的方式将传统配电网改造成主动配电网，但目前来讲，配电企业还缺乏维护的经验，也没有承担风险的驱动力，现有的通讯基础设施也还不足以承担主动控制和主动管理的功能。
“就目前分布式发电发展规模来看，这还是一项未来技术，”余南华说，目前看来，配电网还未形成“源-网-荷”的三元结构，当下课题形成的系列技术对公司能起到的作用相对有限，但是必须建立这样的意识和技术概念，进行前期探索和研究，比如我们未来的电网规划肯定要考虑间歇式能源发电的不确定性、概率性，提前考虑未来发展的规模和分布式发电容量分布，要兼顾可靠性和经济性，充分利用资源。另一个方面来看，国家各层面都在大力推进分布式能源的发展，分布式光伏、电动汽车充电设施的爆炸性发展成为当下可见的预期，这必将促进主动配电网技术需求的早日到来，也意味着主动配电网将成为并不遥远的现实。
标签：广东电网,间歇式,能源消纳,优化,课题过验
