国网黄冈供电公司经济技术研究所 湖北黄冈市 438000
摘要：随着我国经济的快速发展，人们对新能源消纳能力的主动配电网能量管理非常重视。针对主动配电网的运行特征，提出了多源协同优化调度的总体架构和应用框架，研究了多源数据融合、主动配电网快速仿真、多源协同优化调度策略以及多源协同优化调度策略评估等关键技术，设计了计及时间尺度、空间尺度、运行状态的“三维”优化调度目标，提出了配电网—馈线—自治区域的空间维度优化调度策略和长时间—短时间—实时的时间维度优化调度策略，并研究了优化调度策略的评估方法，最后设计了主动配电网多源协同优化调度的应用场景。
关键词：新能源；主动配电网：能量管理：策略
引言
配电网大量接入分布式电源和储能装置后，集中式的管理模式实时性较差，因此文章提出3层控制结构，将主动配电网进行区域划分，并在每个区域中配置协调控制器进行区域自治控制。根据馈线控制误差（feedercontrolerror，FCE）指标，建立了实时平抑区域运行状态与最优目标之间差异的区域控制机制，据此提出了分层分布控制器与源网协调控制器的模型。根据FCE指标的不同形式，提出馈线定交换功率、区域独立自治和区域协同自治3种控制模式，以适应不同电网需求。最后通过广东某主动配电网示范现场算例的仿真分析，验证了所提分层分布控制策略的合理性和有效性。
1主动配电网综合能量管理
通过综合调控多种分布式新能源、调整配电网运行方式和多类型用户用能策略，实现分布式电源接入与管理、用能管理与控制以及配用电互动化应用三类功能。综合能量管理系统制定的各种策略不会直接控制相应的控制对象，而是通过信息交换总线下发给下一级配用电系统如配电自动化系统、用能管理系统或电动汽车充换电监控系统；下一级系统再根据实际运行情况将策略分解形成具体的控制指令下发给相应的控制对象。
1.1主动配电网态势感知
主动配电网态势感知包括实时状态感知和运行态势分析，实时状态感知通过对配电网的各类数据，包括ＴＴＵ，ＲＴＵ，ＤＴＵ和高级计量架构（ＡＭＩ）等系统实时监控数据以及调度日志、视频监控、外部环境数据等非结构化数据进行融合分析，深入挖掘其内在隐含知识，实现对配电网运行态势的全面感知。运行态势分析是在实时状态感知的基础上，融合预测数据和分析数据，感知配电网的运行状态和潜在运行风险，使得配电网的安全管理从被动变为主动，提早发现配电网运行中的薄弱环节，提升电网抵御风险的能力。
1.2软件设计
传统的配电自动化和相应的管理系统功能较为简单，涉及的系统和装置比较单一。主动配电网综合能量管理系统需要从电源—电网—用户相关的多种系统获取信息，其业务功能具有信息双向互动、多系统联动和主动综合管理的特点。因此其软件需要分层设计，下一层模块为上一层模块提供服务，并对信息进行预处理。上层模块需要考虑下层模块的处理能力进行协调决策。
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1.3多源协同优化调度策略评估
多源协同优化调度策略评估基于配电网—馈线—自治区域三级在不同时间尺度、不同电网运行状态下的优化调度目标，建立优化调度策略库，提供不同场景的优化调度手段，通过快速仿真技术为多源协调优化调度提供策略选择依据，实现策略的快速选择和优化调度的高效实施；基于多源协调优化调度效果，通过建立指标评估体系，设计指标赋权方法，对策略执行效果进行评估，更新维护优化调度策略库，为后续配电网的优化调度奠定基础。
2多源协同优化调度关键技术
2.1多源数据融合技术
多源数据融合技术是对不同来源的数据进行综合处理及分析的理论和方法，即对来自多个数据源的数据进行多级别、多方面、多层次的处理，产生新的有意义的信息配电网多源数据融合基于主动配电网中的多种测量装置（ＴＴＵ，ＲＴＵ，ＤＴＵ，ＡＭＩ，ＩＤＵ等）的数据，应用数据挖掘、聚类分析，对多时间尺度的多源量测数据进行清洗、分类、聚合，剔除错误数据，并进行数据融合，为状态估计、负荷预测以及风险分析提供数据支撑。多源数据融合过程主要包括４个部分：融合主体、传感器集合、知识库及指导规则和人机交互，
2.2区域能量综合预测技术
发电预测、负荷预测和配电网运行态势预测是进行主动配电网综合能量管理的基础。基于客户细分的精细化负荷预测和高性能计算优化、高精度数值天气预报的新能源发电功率已经用于传统配电网简单能量控制。但对于主动配电网尤其是管理范围较大、能量元素较多的区域配电网，来自于各独立能量体的功率预测，由于各种原因会有一些误差，能量的简单叠加会导致误差累积效应，需要对单个能量体的预测结果进行修正。对于一个区域电网来说，用电负荷个体的功率看似与其他能量体的能量如分布式电源并无关系，但实际情况却不是完全孤立的。如光照不好、光伏出力减少、有些对亮度要求较高的场所就需要开灯，负荷增大，虽然这种关系不是必然的，但从一个区域一段时期上看却是必然的，可以从中抽取出影响因子。事实上这种关系已存在于历史数据之中。
2.3能源协调控制技术
传统配电网的配电网级、馈线级和台区级三级关系非常明确，能量的流动方向是从上级配电网辐射用户台区，主动配电网导致三级的能量流动方向发生变化。多级能源协调框架。图中细线为数据流，粗线为能量流，调度容量和优化目标曲线成为台区—馈线—配电网三级区域间的协调优化运行控制的纽带，分别通过上行数据流和下行数据流实现了台区—馈线—配电网三级区域的协调。以新能源最大消纳运行模式为例，综合能源管理系统计算协调内部的可调度负荷容量和可调度电源容量，并以此为约束，以新能源最大化消纳为目标计算生成相关下级子系统的能源调控指令，包括新能源发电量和可控负荷控制命令。微网系统在接到能源调控指令后，进行新能源发电量的调节，提高新能源发电的占比。配电自动化系统根据能源调控指令，与微网能量管理系统协调配合，减少上级电网供电配给。智能楼宇系统、电动汽车充电设施管理系统等接收到上级负荷调控命令，提高可控用电负荷的新能源供电比例，以实现新能源的最大化消纳。同时综合能量管理系统将园区的新能源发电与负荷用能情况上传到上级电网，以此来合理调整安排发电计划。
结语
智能电网由电力一次系统、二次系统及其通信网络组成，是典型的信息物理融合系统。智能电网包括发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，涵盖运行、管理、控制和市场等方方面面，其信息安全需求和面临的信息安全威胁具有不同于互联网的独特特征。针对智能电网的网络攻击具有隐蔽性、复杂性、技术性强和危害性大等特点。智能电网信息安全防御涉及加密／解密、身份认证／数字签名、入侵检测、基于角色的访问控制、防火墙、安全隔离和ＶＰＮ等技术，具有涉及面广、实施难度大等问题。要想抵御类似于乌克兰和以色列国家电网受到的网络攻击，提高中国智能电网信息安全水平，还需国内各研究机构、专家学者和电网公司的共同努力、协同攻关。
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论文作者:柯强,胡经伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/26
标签：配电网论文; 能量论文; 电网论文; 主动论文; 策略论文; 数据论文; 新能源论文; 《防护工程》2018年第28期论文;