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源荷互動支撐主動配電網消納可再生能源關鍵技術及應用技術應用案例隨着分布式電源及多樣化負荷大規模接入配電網，導致配電網電壓和功率的波動日趨明顯，易引起配電網中低壓線路和配變過載，進一步拉大負荷峰谷差，嚴重影響配電網的電能質量及運行效率，進而給電網的安全穩定運行帶來巨大挑戰。

一、背景

1.技術應用所屬行業特點、機遇與挑戰；

隨着分布式電源及多樣化負荷大規模接入配電網，導致配電網電壓和功率的波動日趨明顯，易引起配電網中低壓線路和配變過載，進一步拉大負荷峰谷差，嚴重影響配電網的電能質量及運行效率，進而給電網的安全穩定運行帶來巨大挑戰。現有的調控手段不足以適應主動配電網能量的精準實時匹配需求。因此，如何對配電網各類資源進行主動管理和優化控制來實現配電網的高效運行是亟需解決的重大技術難題。

2.技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性及重要意義

該項目提出主動配電網能量協同匹配互動控制技術，在供電側與智能用電側協同控制技術和配套裝置方面取得關鍵突破，構建了配電網全息狀態感知與推演、全域信息計算與建模、全態運行優化與控制、全程能量主動管控的一體化技術體系。

二、應用案例

1. 項目概述

智能配電網需要實現安全可靠、優質高效、靈活互動的三大目標，其核心內容之一是使配電網具有更高的供電可靠性，具有主動調節能力，最大限度提高能源的利用率。當前，先進的主動配電網技術研究已成為了國內外科技發展及能源技術進步的戰略目標。在國家科技戰略方面，「分布式供能技術」已被列為先進能源技術領域的重點前沿技術。在國家能源戰略方面，「具備多元化利用條件的地區」建議建立「充分利用新能源發電和電網提供系統支持的新型供用電模式」。因此，主動配電網的建設是我國能源技術戰略實現的重要途徑。而這種新型供用電模式要求配電系統能夠依據實際運行工況，主動調節網絡、發電及負荷狀態，以提高管理水平、降低損耗，主要目的是實現可再生能源消納，保證配電網安全穩定和節能高效運行。其必須解決如下幾個重大問題：配電系統運行感知維度不完備，甚至存在缺漏，無法實現系統運行的準確分析和預測，嚴重影響系統維護與安全運行；雙向潮流下能量流動與信息流動不同步，源荷物理信息模型難以準確刻畫；網絡規模日趨龐大且結構複雜，間歇性電源接入分散、終端負荷多樣且時空分布，導致發電與負荷特性波動頻繁難以快速平衡，匹配運行控制困難。

2.主要效益

該項目整體技術自2018年1月起在遼寧、湖北、北京、吉林等19個省份開始應用，截止2019年底，在應用區域內實現了蓄熱式電鍋爐、電動汽車、地源熱泵等15種柔性負荷的實施協調、運行控制和可再生能源消納，促進了可再生能源產業的健康發展，實現了主動配電網分布式能源的安全經濟運行。通過主動配電網消納可再生能源調控系統及配套裝置的整體應用，能夠挖掘引用區域主動配電網源荷互動資源的調控能力，提升了系統消納可再生能源水平，推動了能源高質量發展，大幅降低了可再生能源棄電率，並降低了大氣污染程度。

三、技術要點

1、發明了兼容多類型設備對象的自適應協議解析裝置，實現異構源數據的局地解析和感知，提出基於圖論結構可控性理論的最優測點選擇和不完備信息條件下配電網狀態估計方法，實現從多維異構源數據中準確獲取細顆粒度的控制對象的互相關信息，形成了主動配電網全景感知技術，增強了主動配電網交互運行控制能力。

2、提出了基於Petri網與連續機理模型的主動配電網信息物理交互機理分析及多能流統一建模方法，構建了基於數字物理相依網絡的主動配電網典型非線性多尺度模型，揭示了配電網廣域分布負荷與發電單元匹配的信息物理孿生映射關係，實現了主動配電網中特性各異的信息流-能量流統一精準建模。

3、提出了基於競爭群優化算法的分層分區廣域負荷與分布式發電源的能量匹配與協同優化方法，建立了基於異構智能體的終端層-集群層-主站層的配電網逐層優化和適時反饋評價體系，發明了弱耦合供用電結構的多時空尺度能量匹配優化控制裝置，通過針對配電網中的負荷及分布式發電單元間的主動能量協同匹配互動，消納可再生能源。

4、提出了「分散自治-集群互動-雲端優化」的能量群智協同管控框架，研發了多自主體協同的主動配電網能量調控系統，實現了分布式電源、配電網和多類型可控負荷間混雜信息的高效傳輸和主動能量優化管控。

四、應用前景

該項目的實施有效改善了線路末端的電壓水平，改善了電能質量，是電網公司向用戶提供安全、可靠、優質、經濟電能的有力保障，提升了電網公司的服務水平。通過該項目的實施，末端用戶電壓提升了15%-20%，線路末端用戶電壓由原來的190伏升高到218伏-227伏，大幅度提高了供電的電壓質量。該項目相應葫蘆島市建昌縣光伏扶貧政策，協助建昌縣居民參與光伏能源的生產與消納，優化電網運行方式和協調控制能力，確保光伏扶貧用戶的光伏發電「發得出去，送得出去」，減少了能源浪費。在環境保護方面，該項目的實施促進了風電消納量，減少了發電系統燃煤量，進而減少碳排放量，具有較好的環保效益。

同時，該項目研發的主動配電網全景感知與自適應協議解析裝置、能量匹配消納可再生能源優化控制裝置及主動配電網能量調控系統平台為可再生能源消納和主動配電網優化運行提供了技術支撐手段，保證了主動配電網安全穩定優質經濟運行水平，促進了配用電技術的科技進步，提升了我國在該領域的技術水平和國際地位。該項目研發的裝備、裝置、軟件系統投運後，通過源荷互動控制與管理，降低了主動配電網設備故障率，增加了用電側柔性負荷用電量，提高了可再生能源利用率，降低了線路線損，並提高了配網運行的人工效率，為供電公司和用戶提供了優質服務，具有較好的社會效益與間接經濟效益。