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源荷互动支撑主动配电网消纳可再生能源关键技术及应用技术应用案例随着分布式电源及多样化负荷大规模接入配电网，导致配电网电压和功率的波动日趋明显，易引起配电网中低压线路和配变过载，进一步拉大负荷峰谷差，严重影响配电网的电能质量及运行效率，进而给电网的安全稳定运行带来巨大挑战。

一、背景

1.技术应用所属行业特点、机遇与挑战；

随着分布式电源及多样化负荷大规模接入配电网，导致配电网电压和功率的波动日趋明显，易引起配电网中低压线路和配变过载，进一步拉大负荷峰谷差，严重影响配电网的电能质量及运行效率，进而给电网的安全稳定运行带来巨大挑战。现有的调控手段不足以适应主动配电网能量的精准实时匹配需求。因此，如何对配电网各类资源进行主动管理和优化控制来实现配电网的高效运行是亟需解决的重大技术难题。

2.技术应用所解决的行业难点、热点问题，必要性及重要意义

该项目提出主动配电网能量协同匹配互动控制技术，在供电侧与智能用电侧协同控制技术和配套装置方面取得关键突破，构建了配电网全息状态感知与推演、全域信息计算与建模、全态运行优化与控制、全程能量主动管控的一体化技术体系。

二、应用案例

1. 项目概述

智能配电网需要实现安全可靠、优质高效、灵活互动的三大目标，其核心内容之一是使配电网具有更高的供电可靠性，具有主动调节能力，最大限度提高能源的利用率。当前，先进的主动配电网技术研究已成为了国内外科技发展及能源技术进步的战略目标。在国家科技战略方面，“分布式供能技术”已被列为先进能源技术领域的重点前沿技术。在国家能源战略方面，“具备多元化利用条件的地区”建议建立“充分利用新能源发电和电网提供系统支持的新型供用电模式”。因此，主动配电网的建设是我国能源技术战略实现的重要途径。而这种新型供用电模式要求配电系统能够依据实际运行工况，主动调节网络、发电及负荷状态，以提高管理水平、降低损耗，主要目的是实现可再生能源消纳，保证配电网安全稳定和节能高效运行。其必须解决如下几个重大问题：配电系统运行感知维度不完备，甚至存在缺漏，无法实现系统运行的准确分析和预测，严重影响系统维护与安全运行；双向潮流下能量流动与信息流动不同步，源荷物理信息模型难以准确刻画；网络规模日趋庞大且结构复杂，间歇性电源接入分散、终端负荷多样且时空分布，导致发电与负荷特性波动频繁难以快速平衡，匹配运行控制困难。

2.主要效益

该项目整体技术自2018年1月起在辽宁、湖北、北京、吉林等19个省份开始应用，截止2019年底，在应用区域内实现了蓄热式电锅炉、电动汽车、地源热泵等15种柔性负荷的实施协调、运行控制和可再生能源消纳，促进了可再生能源产业的健康发展，实现了主动配电网分布式能源的安全经济运行。通过主动配电网消纳可再生能源调控系统及配套装置的整体应用，能够挖掘引用区域主动配电网源荷互动资源的调控能力，提升了系统消纳可再生能源水平，推动了能源高质量发展，大幅降低了可再生能源弃电率，并降低了大气污染程度。

三、技术要点

1、发明了兼容多类型设备对象的自适应协议解析装置，实现异构源数据的局地解析和感知，提出基于图论结构可控性理论的最优测点选择和不完备信息条件下配电网状态估计方法，实现从多维异构源数据中准确获取细颗粒度的控制对象的互相关信息，形成了主动配电网全景感知技术，增强了主动配电网交互运行控制能力。

2、提出了基于Petri网与连续机理模型的主动配电网信息物理交互机理分析及多能流统一建模方法，构建了基于数字物理相依网络的主动配电网典型非线性多尺度模型，揭示了配电网广域分布负荷与发电单元匹配的信息物理孪生映射关系，实现了主动配电网中特性各异的信息流-能量流统一精准建模。

3、提出了基于竞争群优化算法的分层分区广域负荷与分布式发电源的能量匹配与协同优化方法，建立了基于异构智能体的终端层-集群层-主站层的配电网逐层优化和适时反馈评价体系，发明了弱耦合供用电结构的多时空尺度能量匹配优化控制装置，通过针对配电网中的负荷及分布式发电单元间的主动能量协同匹配互动，消纳可再生能源。

4、提出了“分散自治-集群互动-云端优化”的能量群智协同管控框架，研发了多自主体协同的主动配电网能量调控系统，实现了分布式电源、配电网和多类型可控负荷间混杂信息的高效传输和主动能量优化管控。

四、应用前景

该项目的实施有效改善了线路末端的电压水平，改善了电能质量，是电网公司向用户提供安全、可靠、优质、经济电能的有力保障，提升了电网公司的服务水平。通过该项目的实施，末端用户电压提升了15%-20%，线路末端用户电压由原来的190伏升高到218伏-227伏，大幅度提高了供电的电压质量。该项目相应葫芦岛市建昌县光伏扶贫政策，协助建昌县居民参与光伏能源的生产与消纳，优化电网运行方式和协调控制能力，确保光伏扶贫用户的光伏发电“发得出去，送得出去”，减少了能源浪费。在环境保护方面，该项目的实施促进了风电消纳量，减少了发电系统燃煤量，进而减少碳排放量，具有较好的环保效益。

同时，该项目研发的主动配电网全景感知与自适应协议解析装置、能量匹配消纳可再生能源优化控制装置及主动配电网能量调控系统平台为可再生能源消纳和主动配电网优化运行提供了技术支撑手段，保证了主动配电网安全稳定优质经济运行水平，促进了配用电技术的科技进步，提升了我国在该领域的技术水平和国际地位。该项目研发的装备、装置、软件系统投运后，通过源荷互动控制与管理，降低了主动配电网设备故障率，增加了用电侧柔性负荷用电量，提高了可再生能源利用率，降低了线路线损，并提高了配网运行的人工效率，为供电公司和用户提供了优质服务，具有较好的社会效益与间接经济效益。