2023-06-09-国家电网-蜂巢配电网-未来配电系统新形态_33页_10mb

报告摘要

蜂巢配电网——未来配电系统新形态

核心内容

蜂巢配电网（Honeycomb Distribution Network, HDN）是一种未来配电系统的新型结构形态，旨在应对双碳目标下配电网角色的转变，满足高比例分布式可再生能源接入、信息化与电力电子化需求、用户多样化用能需求以及点对点能源交易等挑战。HDN借鉴蜂巢结构的模块化、易扩展、稳定可靠等特性，通过多接口、广义柔性、分层分群运行等核心特征，实现配电网的高效、灵活与安全运行。

主要观点

HDN的结构特性
- 区域自治与分层分群运行：每个蜂巢单元具备自我管理能力，能够实现能量的自治与信息监控，FID（柔性接口设备）作为能量分配枢纽，支持就地控制。
- 多接口模块化设计：蜂巢单元之间通过FID进行互联，每个FID连接的蜂巢单元数量有限（3-4个），避免了重要节点的集中，提高了系统的灵活性和可靠性。
- 节点和支路的广义柔性：通过储能、需求响应负荷、电动汽车互动等手段实现节点柔性，利用FID实现支路柔性，提高系统对功率波动的适应能力。
HDN的运行模型
- 运行模型以最小化综合能源配电系统的总运行成本为目标，包括购电与购气成本。
- 模型约束涵盖微网功率平衡、综合能源基站功率平衡、网络多能流约束、微网供能元件实时出力、能源枢纽元件容量等。
- HDN运行模型通过安全域（DSSR）方法进行优化，简化运行约束，提升优化效率。
HDN的供电能力计算
- 提出规模化台区柔性互联HDN的供电能力计算方法，考虑负荷转带和故障下的功率平衡。
- 通过分支定界算法和线性规划松弛，实现对复杂网络的高效求解。
- 在天津试点中，通过FID端口容量的增加，显著提升系统的供电能力与运行效率。
HDN的工程实践
- 多台区“边-边通讯”本地协同控制：在滨海地区试点部署9台柔性互联装置，实现本地化控制，提升配电网的灵活性与协调性。
- 天津宝坻九园工业园区HDN构想：选取12家代表性企业进行分析，提出六端口基站与蜂巢网络方案，评估不同组网方式的经济性与可靠性。
- 广义HDN——雪花配电网：提出HDN的广义网络模型，涵盖更多配网形态，实现对现状配网的数字化精准描述。