主动配电网（Active Distribution Network, ADN）规划关键问题与研究展望学术报告

作者及机构
本文由华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室的张建华、曾博、张玉莹、刘大川、杨煦、李晨（四川省电力公司供电服务中心）及刘文霞共同完成，发表于2014年2月的《电工技术学报》（Transactions of China Electrotechnical Society）第29卷第2期。研究受国家自然科学基金（51277067）和国家软科学研究计划（2012GXS4B064）资助。

学术背景与目标
在全球气候变暖与能源转型背景下，电力工业亟需低碳化发展。传统配电网因设计理念局限，难以适应高渗透率分布式可再生能源（Distributed Renewable Energy Generation, DREG）的接入需求。主动配电网（ADN）通过整合信息通信（ICT）、电力电子及智能控制技术，提出了一种主动消纳可再生能源的新型配电系统架构。本文旨在探讨ADN规划的关键问题，提出适应低碳目标的规划框架，并分析未来研究方向。

主要观点与论据

1. ADN的技术理念与低碳潜力
   ADN的核心是通过主动网络管理（Active Network Management, ANM）实现对分布式电源（Distributed Generation, DG）、储能及需求侧资源（Demand Side Resource, DSR）的协同控制。与传统配电网相比，ADN具有动态技术标准、分散管理模式、灵活网络结构和双向潮流特性（表1）。其低碳潜力体现在：

   • 提升可再生能源消纳能力，减少化石能源依赖；
     
   • 通过需求侧响应（Demand Response, DR）优化用电行为；
     
   • 支持电动汽车等低碳交通发展。
     *支持证据*：欧盟ADINE项目验证了ANM技术对高渗透率DG的兼容性（表2）；中国崇明生态岛示范工程实现了可再生能源100%就地消纳。
     

2. ADN规划框架的革新
   传统配电网规划以“成本最小化”为目标，而ADN需综合考虑经济性、可靠性与低碳效益（图2）。其特殊性在于：

   • 多主体参与：涉及配电公司、DG投资商和用户等多方利益；
     
   • 资源集成多样化：需协调DG、储能、DSR及通信设备的配置；
     
   • 不确定性处理：需应对DREG出力与DR响应的双重随机性。
     *方法论支持*：文献[36-37]提出基于场景集的静态/动态规划模型；文献[39]开发了多构型最优潮流算法以处理DG停运风险。
     

3. 五大关键问题与难点

   • 负荷预测：需融合DR与电价政策的影响（文献[21-23]提出动态电价下的负荷分解法）；
     
   • DSR特性分析：需量化负荷可调潜力（文献[24-29]采用模糊推理和回归模型）；
     
   • 集成模式设计：需权衡直流/交流配电、通信方式等技术路线（文献[31-33]）；
     
   • 优化规划方法：需解决多时间尺度耦合问题（文献[38]提出多目标协调模型）；
     
   • 成本效益评估：需建立多主体利益分配机制（文献[45-47]基于Pareto均衡分析）。
     *难点*：不确定性建模（随机性与模糊性并存）及通信配置策略的缺失。
     

4. 未来研究方向建议

   • 构建ADN碳排放替代能力模型，量化不同集成模式的减排效益；
     
   • 开发计及ANM与DR的综合资源规划方法；
     
   • 设计市场环境下多主体合作博弈机制。
     

论文价值与意义
本文系统梳理了ADN规划的理论框架与技术挑战，为智能配电网的低碳转型提供了方法论支撑。其科学价值在于：
1. 揭示了ADN与传统配电网的本质差异（如动态标准与双向潮流）；
2. 提出了面向多主体、多目标的规划新范式；
3. 指出了不确定性建模与通信协同配置的研究空白。
应用层面，研究成果可为我国“双碳”目标下的配电网改造提供决策依据，如北京未来科技城ADN示范工程已实现多能源协同控制。

亮点总结
- 创新性：首次将低碳目标与ADN规划深度结合，提出“阻滞因素时间尺度统一”问题；
- 实践性：基于国内外示范工程（如Grid4EU）验证技术可行性；
- 前瞻性：呼吁关注通信设备配置与多主体利益分配机制。

其他有价值内容
文献[48]提出的双层决策模型为环境友好型规划提供了算法参考，可延伸至ADN场景。附录表2列举的示范项目数据为后续研究提供了实证基础。