根据CIGRE C6.11的定义,主动配电网是采用主动管理分布式电源、储能设备和客户双向负荷的模式,具有灵活拓扑结构的公用配电网,其基本构成模式如图1所示。
图1中,各类DG(如风电、光伏等)和储能单元通过电力电子元件转换成相应的交流或直流模式,再经过升压变压器并入系统;通信、自动化及其他相关电气设备以适当的连接方式实现与电力网的紧密集成;此外,用户侧配以智能电表为代表的先进计量装置(Advanced Metering Infrastructure, AMI),用于实现对用电信息的实时采集及电网-用户之间的双向互操作。
主动配电网技术的“主动性”特征主要体现在系统运行控制方式上。在传统配电网中,用电活动属于“被动”要素,即使系统中含有DG,也主要而向电能就地消纳,运行者通常不会对稳态运行的电气设备进行主动控制。而在主动配电网下,通过先进的ICT及自动化技术,可以对区域内供应侧与需求侧资源实施主动管理,以实现系统特定运行目标(如网损、资产利用效率或绿色能源消纳等)的最优。正是由于以上原因,主动配电网在技术标准、管理模式、网络结构、潮流特性及模拟计算要求等诸多方而均与传统配电网存在显著差异 。
传统配电网下缺少必要的技术与管理手段,不具备提供差异化供电服务的能力,因此相关技术标准单一;而ICT等高级智能技术的引入使得主动配电网的运行状态灵活可变,能够满足定制电力要求,其对应的技术标准是动态多元的。在管理模式上,基于智能通信平台,主动配电网可实现对需求侧资源(Demand Side Resource, DSR)的整合及对系统资产的分散式管理。此外,相对传统配电网,主动配电网的网络结构更加灵活,具有有源、网状、并网方式可选等新特点,并由此造成系统潮流特性由单向固定向着双向不确定方向的巨大转变。在模拟计算方而,传统配电网一般只需对典型系统断而进行确定性模拟即可满足规划或运行任务的基本要求,而ADN则需采取分布并行式的建模方法,细致考虑时间窗口内的各类不确定因素,实施精确化的运行模拟。
针对主动配电网技术,目前国内外已实施了一系列具有典型代表意义的研究示范项目。目前已有示范工程涵盖了需求侧响应、主动控制与管理、经济运行、电能质量、信息通信等多方而关键技术,相关成果从工程实践层而验证了主动配电网技术的可行性与可推广性。从低碳潜力的角度看,通过主动配电网能够:①提高配电网对高渗透率DREG的接纳能力,增加电源结构中低碳电源的比例;②提高可再生能源利用效率,降低对化石能源发电的依赖,进而有效减少温室气体排放;③通过ICT及需求侧管理手段,能够实现电网-用户双向互动,激励需求侧主动参与电网经济运行,并引导用户合理用电;④推动电动汽车产业及服务的发展,促进交通出行用能的低碳化转变。此外,主动配电网还能够有效提高电网资产利用效率,延缓扩容需求,改善配电系统投资运营的经济性。因此表明,主动配电网是支撑低碳经济发展的一条可行的重要技术路径。