主動配電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵問題及難點分析

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)電力負荷預(yù)測

準確的負荷預(yù)測是保證主動配電網(wǎng)規(guī)劃可行性的基本條件。大規(guī)模分布式可再生能源發(fā)電及DSR的引入將對系統(tǒng)負荷造成重要影響。從規(guī)劃角度，需針對各類分布式電源的運行特性，同時考慮宏觀發(fā)展的不確定性，研究適用于主動配電網(wǎng)的電力負荷預(yù)測方法。目前，學(xué)術(shù)界對該領(lǐng)域的研究還十分有限。

有文獻探討了智能電網(wǎng)下計及DR的負荷預(yù)測方法，通過考慮不同類型用戶參與比例，提出了動態(tài)電價機制下的負荷預(yù)測框架;也有文獻在傳統(tǒng)中長期負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，進一步考慮電力市場發(fā)展、智能電網(wǎng)技術(shù)以及能源政策等方而影響，提出了基于小波變換和線性回歸的聚類分析模型，用于辨識和預(yù)測交互環(huán)境下的終端負荷特性。

針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃，負荷預(yù)測主要考慮歷史負荷數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)、宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)和人口統(tǒng)計信息等方而因素。然而，ADN環(huán)境下的負荷預(yù)測應(yīng)重點關(guān)注DR及DG對終端用電需求的影響，同時考慮電價政策、用電能效以及智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展等多方而的不確定性，研究滿足上述需求的新型智能負荷預(yù)測方法 。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)需求側(cè)資源的技術(shù)特性

要實現(xiàn)主動配電網(wǎng)基本規(guī)劃目標，首先必須明確各類資源構(gòu)成要素的內(nèi)在技術(shù)特性。需求側(cè)資源作為納入ADN規(guī)劃的新增成分，與傳統(tǒng)概念上的“規(guī)劃資源”不同，它們一般并不會實際產(chǎn)生電能，而是與用戶的用電行為相伴而生，因此其實際運行作用效果體現(xiàn)為有無需求側(cè)資源下系統(tǒng)電力電量的變化情況。這種虛擬性及不可預(yù)知性的特點使得對需求側(cè)資源運行特性的辨識分析成為開展主動配電網(wǎng)規(guī)劃的前提條件。

從文獻報道來看，當前研究主要集中在對DSR可控性及其對負荷特性影響的分析上。其目的是為了明確不同應(yīng)用背景下各類負荷的可調(diào)控范圍，挖掘內(nèi)在規(guī)律關(guān)系，并實現(xiàn)對DR行為的定量模擬。

負荷的可調(diào)控性是DR的實現(xiàn)基礎(chǔ)。當前研究普遍認為：用戶負荷的可控能力主要受環(huán)境、習(xí)慣和生產(chǎn)等多方而因素影響，并據(jù)此分為不可控、功率可控以及時間可控三種類型 。不可控負荷多屬于與生產(chǎn)生活相關(guān)的必需負荷，且僅可在規(guī)定時間內(nèi)執(zhí)行，一般不具有可調(diào)節(jié)潛力;功率可調(diào)負荷以供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)相關(guān)負荷為主，易受環(huán)境和習(xí)慣的雙重影響；時間可控負荷則大多集中在工業(yè)或商業(yè)用電領(lǐng)域，其執(zhí)行時間對用電效用的影響不大，可在一定的時間段內(nèi)自由安排。

對于不同類型需求側(cè)資源，其響應(yīng)機理與觸發(fā)機制存在顯著差異，因此對系統(tǒng)電力電量的影響也不盡相同。為定量分析上述影響，負荷分解法曾被廣泛使用，其原理是通過將用戶負荷分解為若干典型成分，并計算用電活動之間的同時率及延遲特性，以推測估計用戶參與DR之后的綜合負荷特性。該方法原理簡單，通用性強，但因本質(zhì)上屬于“自下而上”的分析模式，當區(qū)域內(nèi)用戶類型較多時，實施過程將變得極為困難，因此在實際規(guī)劃應(yīng)用中存在一定缺陷。對于智能配電網(wǎng)，當各類需求側(cè)資源以集成模式大規(guī)模接入后，其外在特性是獨立單元經(jīng)過級聯(lián)疊加后所產(chǎn)生的綜合效果，而這與復(fù)雜信息的特點有很大相似之處。因此，近年來學(xué)者們開始嘗試將信息論工具引入該領(lǐng)域的研究中：例如有文獻建立了包含控制中心、發(fā)電、用戶在內(nèi)的智能工程混合模型，利用模糊推理方法計算模擬電力市場環(huán)境下DR對負荷曲線的影響；也有文獻提出了基于含外生量的自適應(yīng)回歸的DR特性辨識模型，并利用該方法分析了供暖類負荷作為DSR的預(yù)期效果。

從以上情況來看，目前已有研究大多重點而向分析特定激勵模式下的DR特性，而針對負荷可調(diào)控性與影響因素之間的內(nèi)在關(guān)系，仍缺乏較為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。此外，最新研究表明，用戶自身能效水平對負荷可調(diào)控能力具有復(fù)雜影響，而當前研究同樣對此缺乏充分的考慮。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)典型集成模式

如前所述，主動配電網(wǎng)規(guī)劃既包括線路改造、DG配置等基于供應(yīng)側(cè)的投資選擇，也包含眾多可供靈活選擇的需求側(cè)管理策略。資源類型的豐富使得主動配電網(wǎng)集成模式可呈現(xiàn)多樣化特點，并產(chǎn)生不同的低碳效益。因此，需要深入分析影響主動配電網(wǎng)投資效益的關(guān)鍵驅(qū)動因素，并在此基礎(chǔ)上研究適于不同應(yīng)用場景的主動配電網(wǎng)資源集成模式。

該領(lǐng)域研究可主要分為規(guī)劃資源選擇以及組建方式確定等兩方而的基本問題 。

關(guān)于資源選擇，主動配電網(wǎng)框架下的DER包含DG，分布式儲能(Electrical Energy Storage，EES)及需求側(cè)資源等。其中，DG既包括燃氣輪機等傳統(tǒng)能源DG，也包括以光伏、風(fēng)能發(fā)電等為代表的可再生能源DG。傳統(tǒng)能源DG的輸出功率可控，但其發(fā)電會產(chǎn)生一定的碳排放，故可作為系統(tǒng)備用機組。分布式可再生能源發(fā)電幾乎不產(chǎn)生排放，但受天氣環(huán)境影響，通常具有隨機性和間歇性特點:風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟性好，但其反負荷調(diào)節(jié)特性使得大規(guī)模并網(wǎng)會對電網(wǎng)穩(wěn)定運行造成不利影響;光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，配置靈活，但全壽命周期成本較高。EES設(shè)備可分為能量型和功率型兩種類型，前者包括鉛酸蓄電池、鋰電池以及釩液流電池等，主要用于維持系統(tǒng)功率平衡；后者則包括超級電容和飛輪儲能等，用于平抑系統(tǒng)瞬時功率波動。相似地，需求側(cè)資源也存在多種形式，包括可中斷負荷與響應(yīng)負荷等:前者基于雙邊合同形式，在必要情況下電網(wǎng)公司可直接中斷相關(guān)用戶電力供應(yīng)，但其調(diào)用頻率及時間均有嚴格限制;后者主要基于動態(tài)電價機制，用戶具有更大靈活性，但其運行機制相對復(fù)雜。

關(guān)于組建方式，主動配電網(wǎng)規(guī)劃需要確定的內(nèi)容包括電網(wǎng)接線模式、電能傳輸方式及通信方式等。除了典型輻射狀結(jié)構(gòu)之外，環(huán)式、樹狀、網(wǎng)狀等新型接線模式將為主動配電網(wǎng)系統(tǒng)集成提供更加靈活豐富的選擇；直流配電方式具有損耗小、成本低、供電可控性及可靠性高等優(yōu)勢，是未來智能配電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢，但考慮到設(shè)備特性和實現(xiàn)難度等，交流傳輸模式在現(xiàn)階段仍舊占據(jù)主要地位;此外，要實現(xiàn)ANM，還必須借助強大的信息和通信技術(shù)。主動配電網(wǎng)通信方式主要包括光纖、無線微功率、電力線載波等，而不同方式具有各自適用范圍及優(yōu)勢。

目前來看，針對不同的應(yīng)用背景和環(huán)境特點，各種DG究竟適合與哪些類型的需求側(cè)資源相結(jié)合，如何與電網(wǎng)架構(gòu)相匹配，又需要采用何種通信方式，仍缺乏系統(tǒng)的設(shè)計原則。在低碳經(jīng)濟背景下，主動配電網(wǎng)集成模式除了需要考慮系統(tǒng)供電可靠性、電能質(zhì)量、投資運行成本等技術(shù)經(jīng)濟因素之外，還要綜合權(quán)衡電網(wǎng)建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響。這需要科學(xué)完善的評價指標體系提供支撐。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法

主動配電網(wǎng)強調(diào)通過應(yīng)用各類信息、通信、控制技術(shù)對系統(tǒng)供需側(cè)資源實施主動管理，從整個公用配電網(wǎng)層而實現(xiàn)DREG大規(guī)模并網(wǎng)及對可再生能源的積極利用。綠色低碳目標，ANM機制及復(fù)雜的外在不確定因素使得迫切需要研究專門針對主動配電網(wǎng)的新型規(guī)劃方法。對此，目前國內(nèi)外已出現(xiàn)少量研究成果。

有文獻提出了主動配電網(wǎng)靜態(tài)及動態(tài)規(guī)劃模型，通過構(gòu)建預(yù)想場景集，對線路容量、聯(lián)絡(luò)開關(guān)及DG配置進行綜合優(yōu)化，實現(xiàn)了系統(tǒng)投資運行總成本最小；針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)向主動配電網(wǎng)過渡的問題。也有文獻以投資經(jīng)濟性及分布式電源運行效率最優(yōu)作為目標函數(shù)，同時考慮功率平衡、開關(guān)配置、分布式電源運行、負荷增長等約束條件，提出了一種多目標規(guī)劃模型;

從上述狀況看，目前對于主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法的研究主要關(guān)注分布式可再生能源發(fā)電與電網(wǎng)運行之間的相互協(xié)調(diào)問題，并開始注意到綜合規(guī)劃思想的重要價值；但是，對于主動配電網(wǎng)主動兼容綠色能源的技術(shù)特性尚缺乏充分認識，也未能上升到低碳經(jīng)濟的高度揭示相關(guān)規(guī)劃結(jié)果的深刻意義。此外，通信設(shè)備作為主動配電網(wǎng)關(guān)鍵組成部分，當前研究同樣缺乏對該方而配置策略的深入討論。

針對主動配電網(wǎng)規(guī)劃，首先需要全而分析系統(tǒng)在生產(chǎn)運行各環(huán)節(jié)中存在哪些影響可再生能源利用效率的阻滯因素;在此基礎(chǔ)上，通過研究相關(guān)因素的作用機理，提出與之對應(yīng)的規(guī)劃策略。不同于其他市場商品，電能的生產(chǎn)、輸送、分配與使用幾乎是在同時完成的。受此特性制約，電力系統(tǒng)對可再生能源的利用效率實際取決于電網(wǎng)對可再生電能的輸送能力以及用戶對此的使用能力兩個方而。具體地講，線路容量及拓撲結(jié)構(gòu)共同影響電網(wǎng)系統(tǒng)的輸電能力，這是由規(guī)劃階段的資源投資配置情況所決定的;而需求側(cè)對可再生電能的使用能力則屬于系統(tǒng)運行階段的范疇，更多地取決于用戶自身負荷特性與用電習(xí)慣。不同阻滯因素出現(xiàn)的階段不同，決定了各自的時間尺度不同。對于ADN規(guī)劃，如何有機“串聯(lián)”上述因素，統(tǒng)籌考慮它們對可再生能源利用的影響，以實現(xiàn)全壽命周期內(nèi)系統(tǒng)綜合效益最優(yōu)，是建模工作的一個關(guān)鍵難點。此外，由于主動配電網(wǎng)規(guī)劃需要細致考慮系統(tǒng)可能遇到的各種運行工況，決策過程而臨更多的不確定性因素。根據(jù)事件邊界的可辨識與否，不確定性要素可表現(xiàn)出不同的數(shù)理特性:對于隨機因素，一般可用基于統(tǒng)計得到的概率密度函數(shù)進行描述；對于模糊因素，則通常需要借助隸屬度函數(shù)實現(xiàn)對經(jīng)驗性邏輯的表達。因此，需要開發(fā)針對含多類型不確定性因素規(guī)劃問題的新型求解算法。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)投資的成本一效益分析

投資的成本效益分析是主動配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)而臨的另一關(guān)鍵問題。各類新型設(shè)備和運行控制方式的將顯著改變配電系統(tǒng)的固有成本效益構(gòu)成。同時市場環(huán)境下參與主體的多元化使主動配電網(wǎng)投資決策還必須合理兼顧各方利益訴求。

有文獻通過全而分析智能電網(wǎng)下的市場參與格局，構(gòu)建了考慮不同主體內(nèi)在交互聯(lián)系的智能電網(wǎng)投資綜合評價指標體系;針對智能電網(wǎng)技術(shù)的主要受益者一一終端電力用戶，也有文獻重點從安全性、優(yōu)質(zhì)性和高效性等三方而對其需求進行了詳細的探討。

從以上情況來看，現(xiàn)有研究主要集中在對主動配電網(wǎng)規(guī)劃投資主體的多元化特性和協(xié)調(diào)決策方法的探討上，而對主動配電網(wǎng)相關(guān)屬性在實際決策中的邏輯差異及禍合關(guān)系缺乏必要的考慮。另外，對于通信、配電自動化等主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的成本效益，目前也尚未見到成熟的評價計算模型。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃

傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務(wù)是確定在規(guī)劃期內(nèi)何時、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數(shù)，以滿足規(guī)劃周期內(nèi)的區(qū)域電力負荷需求，在確保達到線路載流能力、節(jié)點電壓水平、供電可靠性等各類基本技術(shù)指標的前提下，追求系統(tǒng)投資成本的最小化。為適應(yīng)節(jié)能減排政策對電力系統(tǒng)發(fā)展提出的新要求，近些年環(huán)境因素正被越來越多地考慮進配電網(wǎng)規(guī)劃工作中，“成本最小化”已不再是決定規(guī)劃方案優(yōu)劣的唯一準則。與此對應(yīng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型無論在目標函數(shù)或是約束條件上均得到一定程度地拓展 。

然而，傳統(tǒng)配電網(wǎng)屬于標準的無源網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)研究所采用的規(guī)劃方法針對負荷預(yù)測結(jié)果采用必要的容量裕度即可應(yīng)對所有可能的系統(tǒng)運行場景，并方便地找到各類準則下的最優(yōu)解，因此相對簡單。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃微電網(wǎng)規(guī)劃

DG的加入使配電網(wǎng)的內(nèi)涵發(fā)生了深刻的變革。為支持DG并網(wǎng)以充分挖掘其內(nèi)在環(huán)境效益，“微電網(wǎng)”技術(shù)應(yīng)運而生。MG本質(zhì)上是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，因此DG容量的優(yōu)化配置是MG規(guī)劃工作而臨的主要任務(wù)。有文獻以系統(tǒng)投資總成本最小為目標，同時考慮DG裝機容量、系統(tǒng)備用、入網(wǎng)功率波動等約束條件，研究了獨立MG中風(fēng)/光/儲的最優(yōu)配置方案;也有文獻基于全壽命周期成本，建立了含可再生能源的MG優(yōu)化規(guī)劃模型 。

從系統(tǒng)角度來看，MG大多接在用戶側(cè)，一般通過公共連接點與電網(wǎng)相連，因此其與上級配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性問題同樣備受關(guān)注。有文獻探討了含MG配電網(wǎng)的合理接線模式。

可見，相比傳統(tǒng)配電網(wǎng)，MG規(guī)劃主要以各類DG的無縫接入與互補利用為目標，并在決策內(nèi)容方而新增考慮了DG的優(yōu)化配置。但是，由于MG未涉及用戶互動與需求側(cè)管理，故相關(guān)方法仍屬于傳統(tǒng)意義上基于供應(yīng)側(cè)投資的傳統(tǒng)規(guī)劃模式 。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)規(guī)劃的一般框架

需求側(cè)互動及對可再生能源的主動利用能力是主動配電網(wǎng)區(qū)別于MG最為顯著的特征。技術(shù)要求上的差異對ADN規(guī)劃模式提出了全新的要求。

首先，對可再生能源主動兼容的特征使主動配電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化目標變得更加多元，需要綜合考慮系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性及可再生能源利用效度等多方而因素;同時，在開放電力市場環(huán)境下，主動配電網(wǎng)投資可能涉及配電公司、分布式發(fā)電投資商與需求側(cè)集成提供商在內(nèi)的多個獨立市場主體，這將使主動配電網(wǎng)規(guī)劃問題由傳統(tǒng)意義上追求單一主體利益最大化向著復(fù)雜的多主體協(xié)調(diào)規(guī)劃方向轉(zhuǎn)變;此外，需求側(cè)資源、自動化、通信資源的加入與ANM機制將為優(yōu)化過程帶來更多的決策變量與約束條件;最后，需求響應(yīng)(Demand Response, DR)與分布式可再生能源發(fā)電不確定性的疊加使主動配電網(wǎng)運行狀態(tài)更加復(fù)雜多變，從而極大地影響規(guī)劃方案尋優(yōu)的可行空間。因此，對于主動配電網(wǎng)規(guī)劃，忽略運行(fit and forget)的傳統(tǒng)配網(wǎng)規(guī)劃方法已不再適用，而需要對系統(tǒng)可能遇到的各種不確定性工況進行精細化運行模擬才能確定最優(yōu)規(guī)劃方案，這無疑具有更高的復(fù)雜性。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃ADN基本技術(shù)理念

根據(jù)CIGRE C6.11的定義，主動配電網(wǎng)是采用主動管理分布式電源、儲能設(shè)備和客戶雙向負荷的模式，具有靈活拓撲結(jié)構(gòu)的公用配電網(wǎng)，其基本構(gòu)成模式如圖1所示。

圖1中，各類DG(如風(fēng)電、光伏等)和儲能單元通過電力電子元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的交流或直流模式，再經(jīng)過升壓變壓器并入系統(tǒng)；通信、自動化及其他相關(guān)電氣設(shè)備以適當?shù)倪B接方式實現(xiàn)與電力網(wǎng)的緊密集成；此外，用戶側(cè)配以智能電表為代表的先進計量裝置(Advanced Metering Infrastructure， AMI)，用于實現(xiàn)對用電信息的實時采集及電網(wǎng)-用戶之間的雙向互操作。

主動配電網(wǎng)技術(shù)的“主動性”特征主要體現(xiàn)在系統(tǒng)運行控制方式上。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，用電活動屬于“被動”要素，即使系統(tǒng)中含有DG，也主要而向電能就地消納，運行者通常不會對穩(wěn)態(tài)運行的電氣設(shè)備進行主動控制。而在主動配電網(wǎng)下，通過先進的ICT及自動化技術(shù)，可以對區(qū)域內(nèi)供應(yīng)側(cè)與需求側(cè)資源實施主動管理，以實現(xiàn)系統(tǒng)特定運行目標(如網(wǎng)損、資產(chǎn)利用效率或綠色能源消納等)的最優(yōu)。正是由于以上原因，主動配電網(wǎng)在技術(shù)標準、管理模式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、潮流特性及模擬計算要求等諸多方而均與傳統(tǒng)配電網(wǎng)存在顯著差異 。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)下缺少必要的技術(shù)與管理手段，不具備提供差異化供電服務(wù)的能力，因此相關(guān)技術(shù)標準單一;而ICT等高級智能技術(shù)的引入使得主動配電網(wǎng)的運行狀態(tài)靈活可變，能夠滿足定制電力要求，其對應(yīng)的技術(shù)標準是動態(tài)多元的。在管理模式上，基于智能通信平臺，主動配電網(wǎng)可實現(xiàn)對需求側(cè)資源(Demand Side Resource， DSR)的整合及對系統(tǒng)資產(chǎn)的分散式管理。此外，相對傳統(tǒng)配電網(wǎng)，主動配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加靈活，具有有源、網(wǎng)狀、并網(wǎng)方式可選等新特點，并由此造成系統(tǒng)潮流特性由單向固定向著雙向不確定方向的巨大轉(zhuǎn)變。在模擬計算方而，傳統(tǒng)配電網(wǎng)一般只需對典型系統(tǒng)斷而進行確定性模擬即可滿足規(guī)劃或運行任務(wù)的基本要求，而ADN則需采取分布并行式的建模方法，細致考慮時間窗口內(nèi)的各類不確定因素，實施精確化的運行模擬。

主動配電網(wǎng)規(guī)劃主動配電網(wǎng)技術(shù)可行性與低碳潛力分析

針對主動配電網(wǎng)技術(shù)，目前國內(nèi)外已實施了一系列具有典型代表意義的研究示范項目。目前已有示范工程涵蓋了需求側(cè)響應(yīng)、主動控制與管理、經(jīng)濟運行、電能質(zhì)量、信息通信等多方而關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)成果從工程實踐層而驗證了主動配電網(wǎng)技術(shù)的可行性與可推廣性。從低碳潛力的角度看，通過主動配電網(wǎng)能夠：①提高配電網(wǎng)對高滲透率DREG的接納能力，增加電源結(jié)構(gòu)中低碳電源的比例；②提高可再生能源利用效率，降低對化石能源發(fā)電的依賴，進而有效減少溫室氣體排放；③通過ICT及需求側(cè)管理手段，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)-用戶雙向互動，激勵需求側(cè)主動參與電網(wǎng)經(jīng)濟運行，并引導(dǎo)用戶合理用電；④推動電動汽車產(chǎn)業(yè)及服務(wù)的發(fā)展，促進交通出行用能的低碳化轉(zhuǎn)變。此外，主動配電網(wǎng)還能夠有效提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率，延緩擴容需求，改善配電系統(tǒng)投資運營的經(jīng)濟性。因此表明，主動配電網(wǎng)是支撐低碳經(jīng)濟發(fā)展的一條可行的重要技術(shù)路徑。

近年來，全球范圍內(nèi)氣候變暖及極端天氣事件日益頻發(fā)，嚴重威肋、著人類社會的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)國際發(fā)展援助研究協(xié)會數(shù)據(jù)，在過去10年間，氣候變化每年平均造成超過1.2萬億美元經(jīng)濟損失，約占全球GDP的1.6 %。到2030年，該比例預(yù)計達到3.2%。在諸多因素中，人類過度排放溫室氣體被認為是導(dǎo)致全球氣候變化的重要原因。

為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，英國政府于2003年首次提出了低碳經(jīng)濟的發(fā)展理念：倡導(dǎo)通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段提高能源供應(yīng)多樣性，降低對化石能源的依賴以減少碳排放，最終達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的理想目標。構(gòu)建低碳經(jīng)濟模式，推進“經(jīng)濟一能源一環(huán)境”協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展此后逐漸成為世界各國的普遍共識。我國在2009年明確提出了“2020年非化石能源占一次能源總消費量的15%，單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的低碳發(fā)展戰(zhàn)略目標，并在“十二五規(guī)劃”中制訂了“2015年非化石能源占一次能源消費比重達到11.4%；單位GDP能源消耗降低16%，單位GDP二氧化碳排放降低17%”的階段性任務(wù)。

以化石能源為主導(dǎo)的電源結(jié)構(gòu)使得電力工業(yè)成為我國國民經(jīng)濟中最大的二氧化碳排放部門。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計，2012年我國電力行業(yè)碳排放量達到3.85億t，約占全國總碳排放量的50%，且近年來呈現(xiàn)加速增長趨勢。因此，推動電力工業(yè)低碳化成為我國實現(xiàn)上述節(jié)能減排與生態(tài)文明目標的必然選擇。

發(fā)展低碳電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是要形成穩(wěn)定的低碳電能供應(yīng)機制，其關(guān)鍵在于對可再生能源的有效開發(fā)與利用。對此，當前主要存在兩種基本思路：一是大力發(fā)展長距離、大容量、低損耗的跨區(qū)輸電線路(如特高壓輸電)以實現(xiàn)可再生能源資源在更大區(qū)域范圍內(nèi)優(yōu)化配置；二是從配用電環(huán)節(jié)入手，建立協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)分布式可再生能源發(fā)電(Distributed Renewable Energy Generation, DREG)、配電網(wǎng)絡(luò)與終端用電的集成供電系統(tǒng)，實現(xiàn)對可再生能源的就地消納與利用。較之前者，分布式配用電系統(tǒng)具有建設(shè)周期短、投資成本低、運行靈活的優(yōu)點，且抗風(fēng)險能力更強，因此近些年在國內(nèi)外獲得廣泛關(guān)注。

在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，電力潮流一般由上端變電站單一流向負荷節(jié)點，其運行方式和規(guī)劃準則相對簡單。然而，分布式能源(Distributed Energy Resource,DER)的規(guī)?；尤肱c應(yīng)用將對系統(tǒng)潮流分布、電壓水平、短路容量等原有電氣特性造成顯著影響。而傳統(tǒng)配電網(wǎng)在設(shè)計階段并未考慮上述因素，因此難以滿足低碳經(jīng)濟背景下高滲透率可再生能源發(fā)電接入與高效利用的要求。在此背景下，國外學(xué)者在2008年國際大電網(wǎng)會議首次提出了主動配電網(wǎng)(Active Distribution Network，ADN)的概念，旨在解決配電側(cè)兼容大規(guī)模間歇式可再生能源，提升綠色能源利用率以及一次能源結(jié)構(gòu)等問題。

與主要關(guān)注用戶側(cè)的微電網(wǎng)(Micro-Grid， MG)不同，主動配電網(wǎng)主要而向由電力企業(yè)管理的公共配電網(wǎng)。它是智能配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物，是一種兼容電網(wǎng)、分布式發(fā)電(Distributed Generation， DG)及需求側(cè)管理等多類型技術(shù)的全新開放式配電系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。主動配電網(wǎng)的技術(shù)理念將系統(tǒng)運行中的信息價值及電網(wǎng)一用戶之間的互動能力提升至一個新高度，強調(diào)在整個配電網(wǎng)層而內(nèi)借助主動網(wǎng)絡(luò)管理(Active Network Management，ANM實現(xiàn)對各類可再生能源的主動消納及多級協(xié)調(diào)利用，最終促進電能低碳化轉(zhuǎn)變及電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率的全方位提高。

相比管制背景下的傳統(tǒng)配電網(wǎng)，主動配電網(wǎng)無論在技術(shù)特性上，或是而臨的外部市場環(huán)境方而，均有著自身鮮明的特點;而我國電力工業(yè)低碳化發(fā)展的要求又為主動配電網(wǎng)的應(yīng)用實施賦予了更多的內(nèi)涵。主動配電網(wǎng)應(yīng)該發(fā)揮何種作用以支撐節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。對此，又需要采用怎樣的科學(xué)規(guī)劃方法才能確保企業(yè)投資經(jīng)濟效益與社會環(huán)境效益的相協(xié)調(diào)，這是當前急待回答的重要命題。因此，研究與低碳經(jīng)濟相適應(yīng)的ADN規(guī)劃方法與發(fā)展模式，無疑具有重要的理論、戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。

首先闡述了主動配電網(wǎng)的技術(shù)特點及其低碳潛力的實現(xiàn)途徑;通過與傳統(tǒng)配電網(wǎng)及微電網(wǎng)規(guī)劃進行對比，進一步提出了主動配電網(wǎng)規(guī)劃一般性框架；在此基礎(chǔ)上，提煉了5方面值得研究的關(guān)鍵問題，并深入分析了其中的科學(xué)難點；最后，針對相關(guān)領(lǐng)域，給出了未來研究工作展望及建議 。

當前，我國正處于社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和智能電網(wǎng)加速建設(shè)的關(guān)鍵時期，主動配電網(wǎng)規(guī)劃戰(zhàn)略的制定應(yīng)與低碳經(jīng)濟發(fā)展形勢相適應(yīng)并優(yōu)先解決以上所述的各方而關(guān)鍵問題。針對該領(lǐng)域，建議未來一段時期內(nèi)重點開展以下研究工作 ：

1)系統(tǒng)研究主動配電網(wǎng)下規(guī)劃資源的技術(shù)特征，探討適用于不同應(yīng)用需求的主動配電網(wǎng)典型資源集成模式；構(gòu)建主動配電網(wǎng)碳排放替代能力估算模型，以綜合評估不同集成模式下二氧化碳減排的技術(shù)潛力與預(yù)期效益。

2)深入開展針對促進可再生能源高效利用的主動配電網(wǎng)綜合規(guī)劃方法的研究與應(yīng)用。需要從技術(shù)、管理、市場機制等不同維度分析阻礙可再生能源高效利用的潛在因素及其作用機制；分析DR， ANM等主動配電網(wǎng)可行技術(shù)對提升配電系統(tǒng)整體運行效益及可再生能源消納能力的影響；在計及各類復(fù)雜不確定性因素的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌考慮電網(wǎng)網(wǎng)架、分布式電源、通信及自動化設(shè)備的優(yōu)化配置，研究而向促進可再生能源主動利用的主動配電網(wǎng)綜合資源規(guī)劃方法，重點解決不同低碳阻滯因素所對應(yīng)時間尺度不統(tǒng)一的問題。

3)研究開放電力市場環(huán)境下主動配電網(wǎng)規(guī)劃新格局，分析各相關(guān)主體的參與權(quán)限、對應(yīng)投資的成本收益與決策影響之間的禍合關(guān)系；構(gòu)建反映多主體成本效益的主動配電網(wǎng)規(guī)劃綜合評價指標體系，重點考慮系統(tǒng)經(jīng)濟性、供電服務(wù)質(zhì)量、資源利用率、低碳效益等方而屬性；研究基于多方合作博弈的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃機制及輔助決策方法，在靈活兼顧各方利益的前提下促進碳減排目標實現(xiàn)。

日益凸顯的生態(tài)環(huán)境問題及我國節(jié)能減排的宏觀戰(zhàn)略目標需電力能源工業(yè)加速推進低碳化轉(zhuǎn)型。作為智能配電網(wǎng)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物，主動配電網(wǎng)技術(shù)能夠極大提升配電系統(tǒng)對可再生能源消納及資產(chǎn)高效利用的能力，對于支撐我國低碳經(jīng)濟發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。主動配電網(wǎng)自身技術(shù)特點及運行方式的變化對已有配電網(wǎng)規(guī)劃模式提出了全新要求，其關(guān)鍵在于相關(guān)規(guī)劃技術(shù)的突破和發(fā)展。當前主動配電網(wǎng)規(guī)劃所涉及的關(guān)鍵研究問題包括需求側(cè)資源特性分析、電力負荷預(yù)測、系統(tǒng)資源集成和優(yōu)化配置、投資效益評價及決策方法等。其中，復(fù)雜不確定因素與多主體的市場參與格局是貫穿上述研究的難點。盡管目前主動配電網(wǎng)在國內(nèi)外的發(fā)展尚處于起步階段，離實現(xiàn)成熟商業(yè)化還有很大距離，但可以預(yù)見，伴隨智能電網(wǎng)技術(shù)的突破及世界各國對可再生能源產(chǎn)業(yè)支持力度的不斷加大，主動配電網(wǎng)勢必以其在技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境等方而的綜合優(yōu)勢而擁有廣闊的發(fā)展前景。

本書系統(tǒng)闡述了主動配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)，主要內(nèi)容包括：概述，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計，分布式電源接入配電網(wǎng)的基本原則和典型設(shè)計，主動配電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)建原則，主動配電網(wǎng)規(guī)劃，主動配電網(wǎng)保護方案設(shè)計，主動配電網(wǎng)控制方案設(shè)計，主動配電網(wǎng)主站設(shè)計。

●章 概述

●1.1 傳統(tǒng)配電網(wǎng)典型特征

●1.2 傳統(tǒng)配電網(wǎng)面臨的主要挑戰(zhàn)

●1.3 從無源到有源

●1.4 從被動到主動

●1.5 主動配電網(wǎng)的典型特征

●1.6 主動配電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

●參考文獻

●第2章 傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計

●2.1 傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計理念

●2.2 傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃目的、流程及標準

●2.3 電網(wǎng)現(xiàn)狀評估

●2.4 空間負荷預(yù)測

●2.5 高壓配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計

●2.6 中壓配電網(wǎng)設(shè)計

●2.7 方案制定基本方法

●參考文獻

●第3章 分布式電源接入配電網(wǎng)基本原則和典型設(shè)計

●3.1 分布式發(fā)電

●3.2 分布式能源種類......2100433B

本書系統(tǒng)介紹了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)容和方法。主要內(nèi)容包括：總論、配電網(wǎng)負荷預(yù)測、配電網(wǎng)供電區(qū)域劃分、高壓配電網(wǎng)規(guī)劃、中壓配電網(wǎng)規(guī)劃、低壓配電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)無功規(guī)劃、二次系統(tǒng)規(guī)劃、電源接入、電能質(zhì)量、潮流計算、短路電力計算、供電可靠性計算、技術(shù)經(jīng)濟評價、配電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施、農(nóng)村電網(wǎng)改造升、主動配電網(wǎng)規(guī)劃、、交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃、網(wǎng)格化規(guī)劃。書中還給出了規(guī)劃設(shè)計常用的技術(shù)方法、計算公式、數(shù)據(jù)資料、圖標曲線，可供查用、參考。