欧洲配电网智能化的八大应用场景

力系统中。

　　(3)发电波动性和脱网可能性是微电网的主要挑战，它们会影响潮流、短路水平、系统动态特性，保护协调性、系统可靠性以及在大量换流器接入电网后的谐波问题。发电波动性可以由储能设备来平衡。此外，通信可提高系统可靠性。

　　(4)在大系统停电后，微电网可与大系统快速隔离，以确保自身的可靠供电；作为主要电源的柴油发电机通常可以直接黑启动，因此也可以加快供电恢复。

　　预期收益及其相关利益者

　　自主控制和分布式结构可以改善可用性，但是由于需要在系统优化运行和独立元件优化运行之间有所权衡，能源/电源的效率可能会降低。

　　相关利益者包括：不接入电力企业电网的孤岛和区域的DSO，工业客户和系统运营商，军队和院校电网。

　　应用场景之六：需求响应和发电管理

　　描述问题

　　在参与者为大型工业或商业客户的情况下，可通过控制自身的消费从而节约能源消耗成本，或者客户可以有选择性的允许电力企业使用他们的部分负荷作为可控负荷，从而获得更为优惠的电价。发电方可暂时降低出力。

　　确定目标

　　需求响应的目标包括：减少能源成本；减少设备载荷水平；减少改造电网的投资需求；提高电能质量；提高供电可靠性；提高供电安全性；提高系统效率。

　　主要功能

　　可应用的技术和解决方案，主要功能如下：

　　(1)分布式储能设备用于平衡本地负荷和发电，也可控制所连接的高中压电网之间功率交换。

　　(2)使用可控的家用智能电器。

　　(3)基于动态电价信号的需求侧响应。

　　配电系统将持续增加部署用于管理DER的分布式能量管理系统(DEMS)(包括可控的发电厂和VPP)。

　　客户的需求侧响应可选择以下功能：

　　(1)人工：客户观察电价(如显示的电价)，做出转移电能消费的决策。

　　(2)自动：通过技术信号以及基于与供电方的协议，自动转移电能消费。例如：当电价达到一定水平时，客户可以决定其电能消费转移到另一时间段。

此外，在有远程控制需求的多数场合中，必须应用信息与通信技术(ICT)。

　　预期收益及其相关利益者

　　DR的目标在于：电网受约束时允许客户对电价或数量信号进行响应，以及能源成本较高时减少电量消耗。

　　需求侧响应和发电管理(以及需求侧管理)可带来的收益包括：

　　(1)客户侧：提高认知度、节约电量和电力；提高个性化负荷和灵活负荷合同的参与度和经济效益。

　　(2)供电侧：为客户提供新产品和新服务；提高平衡和增值的机会。

　　(3)电网侧：优化电网新设备的使用和投资，减轻各方面的压力；提高电网性能。

　　(4)发电侧：降低对峰荷电厂投资的需求；减少RES接入后所需的备用容量；投资组合多样化。

　　相关利益者包括企业/运营商，客户，能源交易商。

　　应用场景之七：分布式能源管理系统和虚拟电厂

　　描述问题

　　随着能源市场的自由化，分布式电源、供热和供冷变得越来越重要，而这些能源生产靠近客户，具有其经济和生态效益。

　　为了整合不同燃料、不同地点和不同业主的发电站及其技术和经济的协同效益，可以把分布式能源资源整合为VPPs，这将会产生一个接口界面(现在尚不存在)，从而提供多种辅助服务(如平衡功率和频率控制)，同时作为大型集中式发电厂的一种替代方案，可以提高在储备市场中的竞争力。

　　确定目标

　　(1)通过为系统元件之间提供合适的接口，提高系统运营商和其他市场参与者对DER的可观性和可控性。

　　(2)VPP可由高级能源管理系统(允许预测、计划和控制其输出电量)进行监视和控制。

　　(3)为了提高整个能源系统的整体效率，这些发电单元可以供、热供冷以及供电。它们也可以基于可再生电源。

　　(4)VVP的一些方法包括储能单元和需求侧接入，可以使制定调度计划时获得最高收益，同时在大量可再生电源的情况下维持调度计划。

　　(5)DSO的任务是设置基础设施，从而为生产商、消费者、“产消者”、能源供应商和其他服务提供商提供更先进的工具管理他们的电网，以满足开放的市场要求。

　　(6)RES的市场接入和RES在系统安全性中的参与包括DG/RES提供的(部分)辅助服务。

　　主要功能

　　虚拟电厂的运行需要包括以下技术装备及主要功能：

　　(1)1套能源管理系统，可监控、计划和优化“分散的发电单元”的运行。

　　(2)1套负荷和可再生能源发电单元的预测系统，包括RES的天气预报[短期预测(小时到7天)]。

　　(3)1套能量数据管理系统，可收集和保存优化和预测所需的数据，例如，发电曲线和负荷分布曲线，以及客户合同的数据。

　　(4)1套对分散的发电单元进行管理的、强大和双向通信的能源管理系统。

　　(5)DSO需要预先获知DG预测、启停计划和调度计划，可以预先对网络进行分段和调整调节设置点。系统运营商(TSO)控制DG所接入的配电网的有功。DSO应控制配电系统的电压设置点和无功调度(主动控制电压、功率因数、Q)。

(6)增加电网改造的需求，以适应新的DG接入。

　　预期收益及其相关利益者

　　虚拟电厂的收益主要有：增加配电网运营商对DG的可观性；改进RES的预测精度，从而降低用于平衡负荷和发电的成本；由于考虑了整合不同的小型可控能源和不可控能源的发电/负荷预测，提高了VPP的可控性；为DER提供了新的商业领域并改进了市场准入性。

　　相关利益者包括企业/运行人员，DER所有者，能源交易商。

　　应用场景之八：电动汽车

　　描述问题

　　在未来，预期电动汽车和混合动力汽车[如电力汽车(BEVs)和即插式混合动力汽车(PHEVs)]将逐步取代内燃机汽车。现有配电网的设计并没有考虑大量电动汽车负荷的接入。

　　不断增加的负荷导致配电网中的元件过载以及产生较大的电压降，将会对电能质量和附近的客户产生负面影响。因此，有必要提高电网扩展和改造的投资以加强配电网。

　　确定目标

　　智能电网解决方案和技术的目标在于：增加可以接入现有配电网的电动汽车的数量；减少电网改造投资；确保足够的电能质量。

　　主要功能

　　除了改变系统结构和扩展网络之外，大量智能策略可用于影响电动汽车充电过程。以下为一些主要功能：

　　(1)在过载情况下限制充电功率。

　　(2)基于企业外部的电价信号进行充电。

　　(3)控制充电过程以满足DER发电情况下的需求。

　　(4)电动汽车并网(V2G)：电动汽车可与电网通信和与电力企业(销售需求响应的相关服务)通信，通过对电网放电或必要时限制电动汽车的充电功率。电动汽车也具有负荷转移和一次调频的能力。

　　电动汽车的接入与市场的互操作性、投资回收周期、以及配电实时运行相关。在上述应用情况中，都必须采用ICT技术。

　　预期收益及其相关利益者

　　相关利益者包括企业/运行人员，EV所有权者，能源交易商。

　　本讲座介绍了欧洲配电网智能化应用场景的种类及其解决方案，并总结了每种应用场景的典型功能。在欧洲电网智能化的驱动力下，通过采用多种智能化技术，欧洲的中低压配电网在智能化的道路上迈进。

　　希望能对我国智能配电网项目的实施有所借鉴，使得智能配电网项目的边界条件更为清晰、目标更为明确、功能和技术方案的技术经济更为可行，利益相关者能够达到共赢。

　　作者简介：

　　范明天，博士，教授，研究领域为城市电网规划、城市电网应急管理、配电自动化规划、优化计算方法等。

　　曹其鹏，本科，研究方向为电网的需求侧响应。

　　张祖平，硕士，教授，研究领域为电力系统规划运行分析、电力系统分析数学模型及计算方法、特高压大电网关键技术、城市电网规划方法等。

　　张毅威，博士，副教授，研究领域为电力系统稳定与控制、智能配电网。