冯文钰1 王朝1 费胜禹2
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摘要主动配电网内涵丰富、功能强大，是未来配电网的主要发展方向，对其进行设计需要秉持一体化思维和分布优化策略。文章首先对主动配电网作简要介绍，阐述其实施要点；其次详细分析主动配电网在设计时关于负荷预测、一次网架、大二次系统、预留接口等层面的个性化要求；再次提出基于“一体化”和“分步优化”考量设计思路；最后在前述工作基础上进行主动配电网设计的流程描绘、任务节点建立，使主动配电网设计的方法体系得以建立。实际应用表明，文章所建方法合理、有效，可适当推广。
关键词：主动配电网；一体化思维；分步优化；分布式电源
随着能源格局的改变，各类分布式发电蓬勃兴起。为了加强分布式发电对配电网的支撑作用，微电网概念于2002年被明确提出。所谓微电网，就是以局部负荷为中心，采用先进的感测技术、控制技术和保护技术等将特定的负荷、储能、DG进行“捆绑”，使它们以一个可控整体出现。当微电网大量分布时，传统配电网就演变成了主动配电网。显然，主动配电网在清洁能源利用、网络潮流改善、供电可靠性提升等方面均有着非常巨大的潜力，因此其被视为今后配电网的主要发展方向。总之，关于主动配电网的研究已经如火如荼地展开，也取得了许多重要成果，但是如何有效进行主动配电网的设计尚存在巨大开拓空间。本文将根据主动配电网的性能特征，提出基于“一体化”思维的设计方法，以期为提升主动配电网设计水平抛砖引玉。
１主动配电网概述
主动配电网与分布式电源是密切相关的，但其不局限于简单地为分布式能源提供上网通道，更重要的是要具备对分布式电源的调控能力，使配网由“被动”转变为“主动”。根据文献的描述，要成为主动配电网，必须在以下层面有所“突破”。（１）一次网架要能适应高渗透率分布式电源以各种可能的方式接入。这主要是要求配电网应拥有完备的潮流调节和电压控制手段（因分布式电源并网会对原有网络造成多方面影响）。（２）与配电网并行运行的通信网络的可靠性和带宽要有质的提升，优化调控软件要适合多目标快速搜索需求，以实现对整个网络的实时最优调节。（３）继电保护和自动装置的配置应与单电源放射式网络有所区别，在同等故障情况下，要求主动配电网具有更高的供电可靠性。
2主动配电网的设计要求
主动配电网由传统配电网衍化而来，因此其设计工作有沿袭传统配网的一面，也有其独特之处。1）负荷预测。主动配电网的设计基础仍是负荷预测。但与传统配网相比，由于主动配电网含有DG，因此还需要在不确定环境下预测DG出力（可认为DG出力是负向负载）。2）一次网架设计。主动配电网发端于传统配网，为了保证两类网络转变时的经济性和平滑性，在进行主动配电网设计时一方面要考虑原有设备的充分利用，另一方面应着重研究微电网与主体网络的衔接问题。3）大二次设计。“大二次”概念本来仅存在于变电领域，但鉴于主动配电网的控制异常复杂，且涉及的自动化设备也较多，因此套用“大二次”概念来实现主动配电网对海量信息的有效获取和处理。主要要做好各类接口设计，保证具有足够的升级空间。4）预留接口。主动配电网技术是渐进发展而不能一步到位，因此主动配电网建设也应分布实施。这就要求主动配电网的各部分（包括一次、二次）在设计时考虑足够的预留接口，以期为今后可能的发展奠定基础。
3基于一体化思维和分步优化的主动配电网设计方法
根据前文论述，主动配电网技术环节多、各层面耦合性大，在设计时要特别避免顾此失彼的问题。笔者结合多年工作经验，提出应以“一体化思维”和“分步优化策略”来贯穿主动配电网的设计过程。其中，一体化思维指的是将一次接线、分布式电源、数据采集、继电保护、配网自动化等各项设计内容进行有机协调、统筹考量，使网络建成后的整体性价比尽可能趋优；分步优化策略指的是科学划分设计步骤，引入“一步一反馈”方法来实现每个步骤的最优化。
要落实以上思路，关键工作是三项：①制定合理的设计流程；②厘清具体的设计任务节点；③规范各任务节点之间的相互作用关系。下面分别予以阐述。
３．１主体流程
进行主动配电网的一体化设计，首要的工作就是站在顶层设计角度对各层次内容进行统筹，捋清其逻辑关系，然后做出主体流程划分。
（１）步骤①应承接配电网规划方案，主要完成分布于区内的正负负荷预测（负的负荷指ＤＧ出力）、上级电源接入分析、地理分布图绘制等。（２）步骤②是整个设计的灵魂，要综合国家标准、现场实际等因素，明确一次设备选用准则、网络结构改动原则、ＤＧ接入规定（如渗透率如何控制）、大二次设备（继保＋通信＋自控体系）配置标准、接口预留考量等。（３）步骤③～⑦则是在步骤②的指引下，分步进行主动配电网核心内容的设计。这些步骤完成后，所形成的网络应满足灵活、可控、可扩展等诉求。
３．２关于任务节点
主体步骤从大的方面规定了主动配电网设计工作的行进方向，但并不能据此就开展设计工作，还需将各步骤转化为“任务节点”式的表达形式。在一体化设计环境下，任何一个任务节点都不是独立的，即都有输入－输出限制。在任务节点三要素中，“节点内容”是核心，其一般需要细化才具备可操作性。
３．３任务节点间的互动
在主动配电网各任务节点建立后，就要设计一套体系，将各任务节点有机串联，并体现出完善的过程控制，这样才能实现一体化优化设计的目标。
１）以带数字圆圈表示“任务节点”，以带文字线段表示过程控制。（２）整个任务推进呈现“前向单链式”趋势，即任一节点的设计基础依赖前节点的输出（后节点输出不能作为前节点输入）。（３）对于基础工作，其输出之前应认真核对和确认无误。（４）基础节点的输出被确认后，可进行中间任务的设计。节点２的初步结果应反馈至节点１进行校核，只有校核通过才能对节点２的输出进行确认并导向下一节点。（５）若中间节点的初步输出经反馈校核不合格，则需要修改。修改不是全盘否定，其带有一定继承性，因此修改后结果处于节点３。（６）某个任务节点所涉及的内容较庞杂时，可进一步绘制第二层次的任务推进体系。
4结论
文章在分析主动配电网特点基础上，列述了主动配电网的设计要点，然后以“一体化思维”和“分步优化策略”为导向，提出了有效的主动配电网的设计流程和设计体系，该体系富含过程控制思想，能够做到各设计步骤在统筹协调下的最优化，从而为推进主动配电网建设奠定基础。该方法层次清晰、操作性强，且经历了实际运用，值得作适当推广。
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