摘要

微网是未来高密度分布式电源接入的主要载体,其规模化发展的态势必然使得未来智能配电系统的主要运控对象包括大量不同型式的微网系统,亟需探究新的运控机制,以适应新能源微网技术快速发展的需要。在比较微网与智能配电系统特征并分析多微网发展态势给传统配电系统带来挑战和机遇的基础上,提出了智能配电系统与多微网之间逐步培育和构建开放、友好型协同自律式运控关系的构想;阐述了协同自律运控模式的内涵,设计了具有规范性属性的协同策略和具有引导性属性的弹性自律空间的决策流程;最后对协同自律运控模式的若干关键科学技术问题进行了梳理,并展望了可能的解决方法。协同自律运控模式,既可以在降低配电网调控难度的基础上更好地发挥其承接大电网与微网关系的作用,还可以在提升微网自身能量管理灵活性的基础上更为充分高效地接纳分布式新能源,从而促进配电网主动性和智能性的良性发展。

关键词 : 智能配电系统; 多微电网; 协同自律; 分布式能源;

0 引言

传统能源的日益枯竭和生态环境的日趋恶化,迫切要求在现代电力系统中大力发展风、光等可再生清洁能源。可再生清洁能源通常以2种方式并入电网：一种是规模化接入,集中送出;另一种则是分散接入,就地消纳。可再生能源采用小容量、高密度、分布式接入配电网,在短期内形成高速发展的态势,并将逐渐形成具有较高渗透率的新能源配电网。

微电网技术为可再生能源的分布式并网发电及消纳利用提供了灵活有效的技术途径,也为主动配电网的运行和控制提供友好接口[1-5]。随着微电网技术的发展,可再生能源以微电网作为载体,以一个双向可调度的智能节点的形式接入配电系统,使得配电网不必直接面对不同种类、不同归属、数量庞大、位置分散的各类分布式电源。配电网将逐渐演变为由大量隶属者不同的微电网群和部分可控型分散电源组成的主动配电网。文献[6]把智能配网和微电网技术列为影响未来电网发展的10项关键技术之一;文献[7]对未来配电系统的发展形态进行研究,提出未来配电网将形成与包括微电网群等各类用户之间的双向、互动的供需关系;文献[8]和文献[9]对包含微电网的主动配电网架构进行分析,指出微电网群是解决高渗透率的分布式电源接入的有效途径,未来在配电网中将大量存在,并整合微网内资源与配网进行互动。微电网的迅速发展,需要对配网与微电网之间的协调运行进行进一步研究,成为亟待解决的问题。

在配电网协调运行方面,学者们已经做了较多研究工作,主要集中在“源-网-荷”互动运行机制[10-11]、高渗透率分布式电源的配网协同优化技术[12-13]、基于多智能体的配网协同控制技术[14]、配电网多元主体的竞价机制和博弈方法等方面[15],但对微电网与配电网的协调运行问题的研究还相对较少。文献[16]建立了多微电网接入主动配电网的分解协调优化模型,提出具有耦合特性的分解协调算法;文献[17]考虑微网电源与负荷的双重外特性,建立了微网与配电网联合调度的随机优化模型,用于二者之间的协同运行;文献[18]预估微电网最大、最小输出功率,做为与配电网交互功率的约束条件,在此基础上建立配电网的经济调度模型;文献[19]提出微电网群动态合作博弈和微电网定价的研究思路;文献[20]用互动备用博弈矩阵来描述微网之间的合作关系以及微网层对配网层产生的支持作用,从而实现微电网与配电网的协同调度。上述研究均针对某些特定方法来研究配电网与微电网的协同调度,没有系统地分析和研究多微电网群与配电网之间的运控模式。

微电网做为配电网或主动配电网中的智能子系统,具有高度自治和友好互动的特性,微电网的运行行为应该受到约束和限制,以协同配电网的安全、经济运行为目标;同时微电网在允许的运行范围内,也要实现自身的效益最大化。换言之,配电网与微电网之间是一种协同自律的关系[21-23]。基于上述分析,