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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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主动配电网（active distribution network，ADN）是低碳经济背景下分布式可再生能源大规模并网与高效利用的有效解决方案，对于促进我国能源结构的优化与调整具有重要的战略意义。该文介绍了ADN的基本概念，剖析了ADN的主要特征与功能特点，并列举了国内外典型ADN示范工程的建设目标、内容与应用效果；通过分析传统配电网规划方法存在的不足，指出ADN规划面临的关键技术问题，进而提出ADN规划方法的理论框架以及关键要素，同时指出工程实践应从网架结构、配电自动化、智能通信网、信息化平台、智能用电等5个方面进行建设，并提出了建设思路与原则。
分布式电源（distributed generation, DG）和电动汽车的大量接入、智能家居的普及、需求侧响应的全面实施等显著增强了配电系统规划与运行的复杂性，同时，未来的配电网对规划与运行的优化策略提出了更高的要求。作为未来配电网的一种发展模式，主动配电网（active distribution network，ADN）开始受到人们的关注。介绍了ADN的概念和内涵，从规划和运行2个方面总结了ADN优化技术的国内外研究现状和关注重点，并从“源-网-荷”互动的综合优化、多周期优化及其协调配合、分层分布式优化策略等3个角度对其未来的发展趋势进行分析和梳理。
建设完善的社会综合能源系统是低碳经济背景下解决我国社会供能系统安全性低、自愈能力差、设备利用率低下等一系列问题的一种可能解决方案。文章首先给出综合能源系统的基本概念与主要特征，结合世界各国综合能源系统建设的经验与我国能源资源现状，分别从国家、区域和终端这3个层面探讨了我国未来综合能源系统发展中面临的一些问题，并给出了相应的建议。
大量分散电源并网将使配电系统发生根本性变化,未来的配电网将从传统的被动单向式供电逐步向多种能源形式供电的双向供电方向发展，配电网将由原来单一电能分配的角色转变为集电能汇集、电能传输、电能存储和电能分配为一体的新型电力交换系统。围绕建设主动配电网的关键技术这一问题，从保护、运行、规划、信息技术以及能源政策6个方面，对世界范围内现有研究成果进行了全面的综述，并从中提炼出研究的发展方向，为电力科技工作者提供参考。
提出了主动配电网（active distribution networks，ADN）的6个主动，即电网公司侧的主动规划、主动管理、主动控制与主动服务及用户侧的主动响应和分布式可再生能源发电侧的主动参与。在电网公司侧，强调对分布式可再生能源进行主动规划、对分布式发电进行主动管理和控制、对上级电网和用户提供主动服务。电网公司的主动规划、主动管理和主动控制可以在确保电网安全稳定运行的条件下，增强对分布式可再生能源发电的消纳能力；主动服务可以为配电网创新商业模式、扩展业务领域提供新的机遇。在用户侧，强调广大用户在力所能及的范围内，承担节能减排的责任，积极响应各种不同形式的需求侧激励措施。在分布式可再生能源发电侧，应充分考虑分布式发电机组对电网的影响，强调发电机组应积极采用有功功率控制和无功电压调节技术，主动参与电网的调度运行。基于上述分析讨论了主动配电网的技术实现，包括规划运行一体化的规划技术、充分考虑高渗透率光伏发电接入的运行控制技术、鼓励用户积极参与节能减排的需求侧响应技术和分布式可再生能源的功率控制技术。
微电网是解决分布式发电并网和偏远地区或海岛供电的有效途径，具有广阔的应用前景。微电网的建设需依托有效的规划设计方法，但因可再生能源和储能装置的接入，使得微电网规划设计与传统的电网规划方法出现较大区别。该文从技术角度阐述了微电网规划设计的关键环节，分建模方法、求解算法与优化软件3个层面，逐一介绍了该领域的最新进展；并重点针对其中的规划设计与运行优化的耦合性、可靠性计算方法以及主要的设计软件进行了论述；最后从微电网自身、综合能源网、与配电网协调规划等视角，对微电网规划设计方法未来的研究方向进行了展望。
配电网担负着电能的配送任务，传统配电网的电能传送是单向的，随着分布式电源大量接入，配电网的电能可能出现双向流动。由于分布式电源具有随机性和间歇性的特点，增加了配电网运行控制的难度。为了满足大规模分布式电源接入的要求，在北京延庆建设交直流混合主动配电网，提高配电网的能源配送和优化能力，支持高渗透率分布式能源的充分消纳，降低系统损耗，提高设备利用率，实现高可靠高质量供电，延缓增容建设投资。
主动配电网实现主动运行和主动管理需要全景的配网状态数据。随着智能电网的建设，特别是用电采集系统、在线监控系统的实施和应用使电网公司的数据量达到PB级，进入大数据时代。如何高效利用这些数据实现与用户的互动，解决分布式能源消纳是当前的研究焦点。 文章首先概述了当前主动配电网中的大数据类型及特点；然后列举了当前在工业产业界广泛应用的大数据技术，分析了这些技术在主动配电网中可能的应用及挑战；最后结合主动配电网在能量优化调度、状态分析评估、保护控制及需求侧管理方面的应用需求，对大数据技术可能的应用场景做了展望。
传统配电系统为了满足负荷增长和分布式电源接入的需要，其规模和结构在规划时都有可能进行相应的增加与改变，为此有必要增加相应的投资。而主动配电系统规划通过采取主动控制与主动管理技术，在保障供电可靠性的基础上最大可能地利用现有资产，从而有可能延缓配电系统的投资，增加配电网的投资效益。本文探讨主动配电系统规划需考虑的主要因素，首先给出主动配电系统和被动配电系统的主要区别，定性分析控制模式与数据模型对主动配电系统规划的影响，然后说明外部条件对主动配电系统规划的影响，最后给出绿地电网和棕色电网对主动配电系统规划的不同要求，以期为我国开展主动配电系统规划研究，形成较清晰的主动配电网规划技术路线提供参考借鉴。
针对主动配电网（active distribution networks，ADN）规划方法未充分计及实际拓展影响因素多样性的缺点，提出一种考虑需求和分布式发电（distributed generation，DG）不确定性的多阶段规划方法。基于生物地理学优化算法，量化分析实际条件下电网运行的多种不确定因素对主动配电网的受迫影响及其经济代价，构建可综合反映主动配电网在不同约束条件下的系统扩容综合成本模型。提出加权多维寻优理论，设计基于生物地理学优化算法的多维拓展规划流程；利用精益化管理思想，根据伪动态规划法，获得多阶段配电网规划下的系统最佳拓展方案。算例分析结果表明，所提方法能够实现对主动配电网拓展规划的优化设计，有效提高实际运行条件下系统的经济性和可靠性。
首先介绍分布式光伏发电的基本概念和特点，并分析了分布式光伏发电接入可能对配电网产生的不利影响，以及传统配电网对分布式光伏发电推广应用的制约；在探讨如何利用主动配电网（active distribution network，ADN）技术解决分布式光伏发电接入问题后，对主动配电网的一些关键技术进行了分析和总结；最后介绍了分布式光伏发电与主动配电网几个典型的应用领域，并强调了二者在政策规划、技术规范和实验示范等方面协调发展的重要性。
基于对国内外关于主动配电网（active distribution network，ADN）相关研究以及分布式发电对传统配电网影响的深入分析，从负荷预测、规划设计和运行控制这3方面对分布式新能源接入主动配电网产生的系列影响开展了讨论，提出含分布式新能源的主动配电网一次网络与能源交换网络布局设计理念以及将大数据技术应用于主动控制系统的设想，同时进行了基于大数据技术的主动控制体系设计、大数据信息采集体系设计和含新能源的主动配电系统（active distribution system，ADS）规划系统设计。
主动配电系统（active distribution system，ADS）是在智能电网发展的大背景下提出的一个概念。该文在对主动配电系统的相关概念进行辨析的基础上，按照预测层、控制层和服务层这3个层次，具体从主动配电系统的态势感知与预警技术、主动配电系统的自适应分层分布式智能控制技术、主动配电系统的互动化服务技术等几个方面,对主动配电系统运行与控制关键技术的发展进行总结和展望。
主动配电网是智能配电网发展的高级技术阶段，是具备组合控制各种分布式电源、储能、可控负荷以及具备需求侧响应能力的配电网络。该文对主动配电网的构成进行了简要介绍，探讨了主动配电网自身的特点及其对保护控制系统的要求，在此基础上提出了面向主动配电网的控制保护系统的整体架构，并对主动配电网保护控制中的关键技术即运行控制技术、并网点与配电网相结合的保护技术以及直流配电网保护技术进行了阐述。
主动配电网建设依托于大规模间歇式可再生能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的发展。随着电动汽车的推广普及，用户充电时间和空间上的随机性将增加电网运行的不确定影响因素。文章重点研究电动汽车充电模式对配电网负荷曲线波动特性的影响，通过研究电动汽车充电的功率需求和能量需求特性，依据电动汽车用户行驶习惯的概率分布特性，建立规模化电动汽车充电负荷模型，进而分析电动汽车在无序充电和有序充电模式对区域配电网日负荷曲线的影响。结合实际充电站运行数据仿真验证配电网中电动汽车有序充电的主动控制作用。
随着小水电集中地区分布式清洁能源开发力度越来越大，电压质量降低成为辐射型配电网所面临的主要问题。针对小水电集中地方的配电网电压质量降低问题，从主动配电网的角度出发，针对辐射型配电网电压对无功功率和有功功率的灵敏度进行了分析，并在此基础上确定储能元件最佳的设置位置，研究了基于分布式电源（distributed generation, DG）自身和有载调压变压器相结合的新型调压策略，最后利用算例验证其调压效果。结果证明，主动配电网综合调压手段可以在不采用专门的无功补偿装置的前提下大幅度提高DG的渗透水平。
在配电网逐渐从传统形式迈向主动配电网的环境下，要保证主动配电网的稳定运行，需要运用需求侧管理手段来协调当地能源管理。为了促进主动配电网运行，深入研究了需求侧响应保障机制，首先，基于主动配电网运行特征，提出加强需求侧响应实施的技术保障；进而从电力用户、电网企业以及政府部门3个角度设置需求侧响应实施的协调机制，从全社会层面配合主动配电网推进；最后，根据主动配电网运行的实际情况，设计需求侧响应实施规划，以确保需求侧响应的有效开展，促进主动配电网安全、经济、可靠运行。
为了解决分布式电源（distributed generation，DG）接入情况下对配电网故障定位及电压质量的影响，分析了各种类型分布式电源对短路电流的影响，得出了依靠故障电流分布进行故障定位的传统配电自动化系统的适应范围，提出了一种利用重合闸与分布式电源脱网特性协调配合的改进故障处理策略，以应对更大规模分布式电源接入的挑战。分析了分布式电源接入配电网后对电压偏差和电压波动的影响，提出了一种获得不必进行控制就能满足电压质量要求的判断条件，对于不符合该判断条件的分布式电源可以通过配电自动化系统进行监控以满足电压质量的要求。实例表明所建议的方法是可行的。
主动配电网作为一种“源-网-荷”相互协调的新三元结构配电网，是未来解决分布式能源大规模高渗透并网的主要技术手段。重点研究了主动配电网的整体架构和主要特征，阐述了主动配电网的技术理念。在此基础上系统和完整地提出了主动配电网的评估指标体系，包括：间歇式能源并网特性指标、主动配电网控制特性指标以及主动配电网运行特性指标。这些指标对主动配电网的“原因-过程-结果”进行了具体的量化评估，对于主动配电网技术路线和实施方案的选择具有重要的指导意义和参考价值。
分布式电源（distributed generation，DG）并网对配电网的经济性、服务质量、安全性、环保效益等产生影响，基于此提出了一种对含有DG的配电网进行综合评估的有效方法。根据风力、光伏发电的特点，建立了风速、光照强度的正态分布模型，确定其出力情况从而计算配电网可靠性。从经济性、服务质量、安全性和环保效益4个方面考虑建立了综合评估指标体系。以IEEE RBTS-Bus6 系统的F4馈线作为测试系统，对DG不同接入方案下配电网各项评价指标进行仿真计算，并运用模糊层次分析法得到各方案综合得分。算例结果表明，多种类DG并网能有效改善电网的各项评价指标。
主动配电网的提出为分布式电源的高渗透率接入提供了有效的解决方案，控制运行方式的改变使得主动配电网运行模式下微电网的运行与传统微电网有所出入，分析了主动配电网运行模式对微电网可靠性的影响，构建元件的可靠性模型，探讨了基于蒙特卡罗模拟的含微电网的主动配电网可靠性评估方法，并对改造后的IEEE RBTS系统进行可靠性评估，对比分析在不同情境下的系统可靠性。算例的评估结果表明，微电网在主动配电网的运行模式下更能提高其可靠性。
在分析有源配电网故障电流特征的基础上，分析了分布式电源（distributed electric resources，DER）对配电网继电保护可能产生的影响。根据是否影响配电网继电保护的正确动作以及是否需要采取克服其影响的技术措施，将DER对配电网继电保护的影响程度分为没有实质性影响、有一定影响与严重影响3个级别。基于线路上DER输出的最大短路电流，提出了DER对配电网继电保护影响的评估方法。最后，结合示例证明了该方法评估DER对配电网继电保护的影响的有效性和实用性。
随着分布式能源和可再生能源技术的广泛研究与应用以及信息通信技术和电力电子技术的同步发展，传统被动单向式供电配电网正面临向双向供电的配电网发展的巨大挑战，主动配电网（active distribution network，ADN）（即有源配电网）是解决上述问题的重要方法和手段。然而在有源配电网中传统馈线自动化技术难以保证选择的正确性,需要提供新的更有效的评价方法作为理论基础。针对目前大量分布式能源接入配电网所带来的电网自动化问题，基于有源配电网的特点并从馈线自动化（feeder automation，FA）动作过程与FA动作结果2个角度来对FA处理效果进行评价，提出有源配电网的馈线自动化评价指标体系及效果评价方法，为将来有源配电网的馈线自动化技术发展提供理论依据。
