一、總述

能源和環境的危機，促進了太陽能等新型可再生能源的開發利用。分布式光伏發電充分發揮了光伏發電與分布式2種技術的綜合優勢，成為了新型可再生能源開發利用的重要方式。但分布式光伏發電的接入，給配電網的安全穩定運行帶來了潛在的威脅。為保證配電網的可靠運行，一般采用嚴格限制分布式光伏發電接入容量，并對接入實施嚴格規范的方法。例如，我國目前分布式電源接入電網的技術規范規定，“分布式電源總容量原則上不宜超過上一級變壓器供電區域內最大負荷的25%”。這類方法雖能避免分布式光伏發電接入可能對配電網產生的不利影響，但也從根本上限制了分布式光伏發電的發展。

主動配電網(active distribution network，ADN)作為一個新的概念，于2008年由國際大電網會議(CIGRE)提出，其核心是分布式可再生能源從傳統的被動消納轉變為主動引導與利用。主動配電網通過對分布式光伏發電、儲能以及負荷進行聯合調控，減小分布式光伏發電對配電網造成的不利影響，從而提高配電網接納分布式光伏發電的能力，被認為是解決分布式光伏發電接入問題的有效途徑。

主動配電網已經成為國內外學術和工程應用技術研究的重點領域，其在為分布式光伏發電發展創造廣闊空間的同時，也為傳統配電網帶來全新的技術和管理變革，是提升電力系統智能化水平的重要手段。分布式光伏發電和主動配電網技術雖然有著密切的內在聯系，但在發展進程以及關注點上也有一些區別，相互協調則更有利于促進二者的共同發展。

二、分布式光伏發電

光伏發電可分為輸電側并網和配電側并網2種基本模式(獨立供電系統可以看作是配電側并網模式的特例)。輸電側并網技術一般應用于大規模電站，發電裝置產生的電能集中并入電網，由電網統一調度使用;在配電側并網系統中，發電裝置規模較小，就近接入配電網，產生的電能一般被就地消納。容量相對較小的配電側并網發電，更習慣被稱為分布式發電。

分布式光伏發電具有簡便靈活、適用區域廣、維護簡單等優點，更可以因地制宜，充分利用建筑屋頂和閑置土地進行設計和建設，對土地資源的消耗以及生態環境的影響相對較少。由于就近接入既有配電網，對接入要求相對比較簡單，加上產生的電能一般供本地負荷使用，避免了輸電線路長距離傳輸的損耗，電能的利用效率也更高。正是由于這些優點，分布式光伏發電受到了國家政策層面的重視。與此同時，由于分布式光伏發電的一些固有特性，也給配電網帶來了以下影響與挑戰。

首先，與傳統配電網負荷的單向潮流不同，分布式光伏發電裝置的接入將在配電網中形成雙向潮流;另外，太陽能輻射強度的隨機波動性，直接決定了分布式光伏發電裝置輸出功率的可預測性和可調度性差。因此，分布式光伏發電將對配電網的電壓特性、繼電保護、短路特性等產生影響，對配電網是一個潛在的不穩定因素。

其次，分布式光伏發電產生的電能，一般都需要利用電力電子裝置進行電能變換后才能并入電網，而電力電子裝置工作產生的諧波，可能對電網的電能質量產生不利影響。另外，電力電子裝置在動態調節和控制慣性、過載能力、故障穿越能力等方面，與傳統發電機有很大的差異，也被看作是電網穩定運行的潛在風險。當分布式光伏發電接入容量的比例較小時，這些特性差異對電網的影響可以忽略，而隨著接入容量比例的不斷增加，其對電網穩定性的威脅也越來越顯著，并終將達到電網難以耐受的程度。

最后，分布式光伏發電在投資和產權主體，以及建設位置分布上更傾向于分散，應用環境以及客戶的需求也更加多樣化，調度和控制的要求更加簡便靈活和多變。如果沿用傳統電力系統相對集中的規劃、設計建設以及管控模式，將在很大程度上限制分布式光伏發電技術優勢的發揮。因此，分布式光伏發電的推廣應用，給配電網運營管理以及相關行業技術標準和規范的制定與執行都提出了新的要求。

為了充分發揮分布式光伏發電在新型可再生能源開發利用戰略中的重要作用，就必須解決分布式光伏發電大規模接入可能對配電網規劃建設、安全穩定運行以及運營管理等產生各種不利影響，這不僅需要政策的支持，更離不開新技術的支撐。

三、主動配電網關鍵技術

主動配電網是一個可以綜合控制分布式資源(分布式電源、負荷和儲能裝置等)的配電網，它使用一個靈活的網絡拓撲控制系統潮流，并且在合適的監管環境和準入協議下，使得分布式資源能在一定程度上為配電系統提供支持，體現為“主動規劃、主動控制、主動管理、主動服務與全面感知”。主動配電網可以被看作是一個“智能配電系統”，其推廣應用，將對于提高電力系統整體的調度控制性能具有積極的作用。

主動配電網的關鍵技術涉及電力系統、電力電子、儲能、自動控制以及網絡通訊等多個領域，包括:

(1)柔性組網技術:結合配電網連接方式及設備型式，利用各種電力電子裝置，通過柔性變壓、雙向潮流控制、電能質量治理、不間斷供電等多種柔性控制技術，為電網提供靈活調節能力，使交流、直流、交直流混合等多種網絡結構發揮各自優勢，互聯共存，提升分布式光伏發電接納能力、供電可靠性和供電能力。

(2)保護技術:基于模式識別、多信源、大數據等技術，通過直流保護、自適應保護、網絡保護等技術，實現故障的準確判斷、可靠隔離和故障區段的準確識別。

(3)儲能技術:根據不同儲能形式在規模、功率密度、能量密度、轉換效率、速率、壽命、成本、可用性、技術成熟等方面的優缺點，針對規模化儲能系統，將不同的儲能介質結合使用，通過對不同儲能方式配比優化設計和功率協調控制，發揮各自優勢，實現混合儲能系統的高效、經濟和可靠運行。

(4)能量管理技術(energymanagementsystem，EMS):通過先進傳感器網絡和智能終端技術，實現對電網運行狀態、電源及負荷特性的識別，在單元層面預測電源出力、充放電需求、負荷需求，達到配電網系統完全可觀可控;基于多源大數據平臺，通過協同優化技術，實現主動配電網“區域自治、全局優化”。

(5)即插即用技術:基于標準化接口，結合感知元件和信息交互技術，管理本地與配網間的信息和電力雙向流動，具有自檢測、自診斷、自保護功能，能夠被配電網自動識別，并在線自動納入管理。

(6)新能源接入電壓控制技術:新能源接入增大了電壓調節難度。通過本地和全局電壓協調控制，一方面對本地電壓控制環節和控制能力進行實時跟蹤和實時預測，向系統預報本地無功需求和無功可調節量，由系統進行全局優化;另一方面根據系統指定的電壓控制值，通過本地各無功電壓控制環節的聯合控制，保證接入點新能源接入的電壓安全。

(7)可再生能源高滲透區域諧波治理技術:為了適應大量間歇波動性可再生能源、電力電子裝置、不平衡和非線性負載接入，需解決這些單元之間引起的諧波超標和諧振問題。利用可再生能源并網變流器、有源濾波器等電力電子裝置吸收諧波，并為系統提供一定的阻尼抑制諧振，保證配電網的安全穩定運行和高質量供電。

基于以上技術特征，主動配電網可按照穩定和可靠運行的要求，將內部的分布式發電裝置、儲能裝置、負荷等的特性進行統一規范和設計，并通過聯合調度和控制，在確保系統穩定運行的基礎上，實現分布式光伏發電的寬限接入;通過主動管理和控制，鼓勵各種不同的電力用戶積極參與電網互動，同時可以接受大電網統一調度，實現內部負荷及多種能源的優化配置，為電力用戶提供安全、可靠、優質、經濟和環保的電力供應。正是主動配電網的上述特點，使其在分布式光伏發電裝置與電力系統之間建立起一個“政策、規范和控制的緩沖層”，較好地平衡主動配電網內部分布式光伏發電與外部傳統電力系統在管控模式、技術標準以及利益格局方面的差異，提高電網接納分布式光伏發電的能力。

四、分布式光伏發電與主動配電網的協調發展

傳統電力系統作為高度復雜系統的代表，習慣采用集中統一的規劃建設和運營管理模式，并強調通過對涉網線路、設備、用戶、政策以及標準等的統一管控，確保電力系統的安全穩定。與此形成鮮明對比的是，分布式光伏發電的特點和優勢卻體現在“分散獨立、靈活自治”。將分布式光伏發電當作“不穩定因素”加以嚴格限制，或是當作“劣質電源”“另眼相看”，對其接入設置過多技術門檻和附加條件，有可能嚴重制約分布式光伏發電應用的發展;而要求電網無條件寬限接納分布式光伏發電的接入，對分布式光伏發電裝置的技術性能缺乏必要的約束，勢必會大大增加電網升級改造的投資，反過來還是會阻礙分布式光伏發電的應用推廣。因此，需分布式光伏發電與主動配電網協調發展，方可達到相互促進的目的。

(1)政策規劃。

考慮到二者的特點，分布式發電與主動配電網的協調離不開政策法規的支持，并應該在規劃設計階段予以充分全面的考慮。結合不同地區的特點和需求，因地制宜制定分布式光伏發電和配電網發展規劃，并鼓勵針對不同的應用特點和需求，有針對性地開展技術攻關。

根據需求特點不同，目前分布式光伏發電與主動配電網有3種典型的應用模式:在電網架構薄弱或者是缺電地區，以提高供電能力為主，重點解決提高電壓穩定性、分布式光伏發電高滲透率接入、電壓自適應控制、并離網切換和微網運行控制等技術;在城鎮地區，以分布式光伏發電高密度、多點分散接入為主，重點解決電能質量治理、潮流特性優化控制、利用儲能提高能量利用效益等技術;在工業區等區域，以分布式光伏發電大規模連片開發為主，重點解決遠程調度、功率預測、繼電保護等技術。

(2)技術規范。

在分布式光伏發電與主動配電網協調發展的過程中，技術規范扮演著至關重要的角色。

在發展的早期階段，技術特征集中體現為防止分布式光伏發電可能對電網帶來的不利影響;研究的重點在于提高改善分布式發電裝置的性能，使其能夠更好地適應配電網對穩定性和可靠性的要求，包括電能質量、電網適應性、故障穿越等，以減小分布式光伏發電對配電網的不利影響;技術規范則更傾向于對分布式光伏發電系統(包括并網發電裝置以及接入等)進行嚴格的約束，包括并網電能質量、對電網異常和故障的耐受性、故障穿越等。

隨著分布式光伏發電的應用推廣，單方面利用技術規范約束分布式光伏發電系統的弊端越來越顯著。通過引入主動配電網技術對傳統配電網進行升級，則可以在系統層面，從根本上解決分布式光伏發電對配電網的不利影響，使得分布式光伏發電的寬限接入成為可能，為分布式光伏發電的大規模推廣應用創造必要的條件。在這個發展階段，主動配電網將真正成為電網中一個智能節點(微網)，并通過電網系統對主動配電網的集中調度，提高整個電力系統的可調度性及可靠性。

在主動配電網發展的高級階段，技術特征集中體現在主動配電網內部負荷、分布式發電裝置、儲能裝置以及能量管理系統之間的聯合調控。而技術規范則更應重視引導傳統配電網向主動配電網的進步，比如集中式儲能裝置的配置、通訊規約、功率調度控制策略以及故障保護等。

(3)實驗示范。

借助實驗示范項目，對分布式光伏發電和主動配電網的一些核心關鍵技術進行驗證和演示，不僅可以促進關鍵技術的研究，同時也能為相關技術的推廣應用奠定基礎，積累經驗。在上面提及的分布式光伏發電和主動配電網3個典型應用中，結合各個應用的關鍵技術，可以有針對性地設計不同的實驗示范項目。

在電網架構比較薄弱和電網供電能力不足的地區，重點實驗功率和電壓的實時控制，在外部電網出現較大異常和事故的情況下，甚至采用離網獨立運行(微網)，使得局部配電網的供電可靠性和供電能力可以相對獨立地得到改善。

在城鎮中，重點實驗主動配電網借助儲能和負荷管理，充分考慮分布式發電裝置靈活接入和分散運行管理的實際情況，基于整體要求設計電壓和諧波控制策略，通過調節負荷、分布式光伏發電和儲能裝置的功率，控制配電網內部以及公共連接點(PCC點)的功率和電壓在允許范圍內，從而確保配電網的安全、穩定和高效運行。

對于大規模連片分布式光伏發電，國內的工程應用案例較多，但功能比較簡單，遠沒有充分開發。對此，可以依托已有項目，實驗功率預測、光儲互補等技術。

五、總結

借助主動配電網技術的支撐，分布式光伏發電可望實現寬限接入，并通過與儲能裝置、負荷的聯合調控，發揮更大作用，具有更廣闊的發展前景。主動配電網關鍵技術的研究是當前的熱點，為了更好地促進分布式光伏發電和主動配電網的協調發展，應該在政策規劃、技術規范和實驗示范等多個方面，結合雙方特點和要求，合理設計發展路徑。