武漢大學教授解讀《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》

來源： 時間：2024-03-12 18:31

《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》解讀之二

提升配電網靈活性和承載能力

推動新型配電系統高質量發展

武漢大學電氣與自動化學院

董旭柱 尚磊

　　配電系統在支撐經濟社會發展、改善民生、優化資源配置、促進能源轉型等方面發揮重要作用。近期，國家能源局印發《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》（以下簡稱《意見》），圍繞配電網“承載能力”和“靈活性”，明確了構建“清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能”新型配電系統的主要目標和重點任務。

　　一、構建新型配電系統的挑戰和機遇

　　配電系統是構建新型電力系統和分布式智能電網的關鍵領域，是區域多能源互補的協同平臺、交易平臺、分布式能源接入和消納平臺。配電系統正在由“無源”、能量單向流動、單純電能分配功能的電力網絡向承載新型源荷、多利益主體互動的源網荷儲高效配置平臺轉變，電能雙向流動在部分區域已經成為新常態。預期2025年配電系統應具備約5億千瓦分布式新能源、1200萬臺充電樁的接入能力。

　　配電系統的發展面臨如下挑戰：（1）海量多元用戶與電網的雙向能源信息交互不足，用戶側靈活資源利用水平低，分布式能源消納受限；（2）多能微電網與智能配電網的協同欠缺，難以支撐分布式智能電網，服務“碳達峰，碳中和”目標；（3）綜合能源互聯的規劃、運行和低成本互聯轉換技術仍然欠缺，綜合能效和減碳水平亟待提升。同時高比例分布式能源和高比例電力電子設備接入的“雙高”特征為配電系統的靈活運行帶來了如下機遇：（1）日益增加的分布式電源和新型儲能豐富了備用電源和微電網群的構建方式，有助于提升配電網韌性和靈活性，改善電能質量；（2）交直流柔性互聯為配電系統靈活組網、潮流靈活調控提供了新方法；（3）數字化和智能化為配電系統智慧運行提供了新手段。配電系統高質量發展既有其重要性，又有其緊迫性。

　　二、綜合提升承載能力是配電網高質量發展的重點

　　《意見》中明確要求“提升配電網承載能力”，配電網承載能力內涵豐富，主要指適應規?；植际叫履茉床⒕W和安全運行、滿足大規模電動汽車等新型負荷靈活用電需求、促進新型儲能與負荷側靈活性資源應用等方面。

　　（一）分布式新能源接入的承載能力評估與提升

　　高比例分布式光伏接入造成配電變壓器重過載或電能質量劣化的問題，本質上是隨機時序潮流問題，需要系統性評估配電網的承載能力，綜合考慮安全運行、供電質量、運維檢修、規劃建設等諸多因素。目前已開展的分布式光伏承載能力評估研究主要關注靜態承載力，即以關鍵設備容量確定配電系統承載能力，源荷相關性及可調資源的協同影響考慮不足，未來應加強動態承載能力的實時在線評估，并將承載力評估與配電網調控有機結合。結合配電設備熱點溫度在線辨識數據，考慮設備熱容量和運行工況，評估多工況下配電網動態載流能力，經濟有效地提升分布式新能源接入水平。

　?。?/span>二）電動汽車充換電的承載力評估與提升

　　為迎接電動汽車保有量爆發式增長，《意見》要求“科學銜接充電設施點位布局和配電網建設改造工程，助力構建城市面狀、公路線狀、鄉村點狀布局的電動汽車充電基礎設施網絡”。滿足電動汽車充換電設施的配電網承載力評估及信息發布機制尚未有效開展，需加強充換電網絡與電動汽車運行規律的動態協同規劃，綜合考慮配用電側的多類型靈活性資源調節能力，因地制宜開展適應不同充換電工況的配電網承載能力評估。

　　此外，評估和提升配電網各類承載能力將有效推動電力系統新業態和區域電力市場的健康發展。目前新型儲能技術受到廣泛關注，但在配電側輔助服務的價值仍然有限，需要進一步探索儲能對承載力提升的作用和商業價值。

　　三、發展柔性配電系統，提升靈活性是配電網高質量建設的重要方向

　　柔性配電系統是指綜合利用電力電子、信息通信、人工智能等技術提升配電系統靈活性，以實現配電系統分布式功率靈活控制、網架靈活切換、運行方式靈活調整。配電系統靈活性是指在一定時間尺度下，配電系統通過柔性控制和拓撲靈活切換，以經濟可靠的方式快速響應分布式電源及負荷不確定性變化的能力?！兑庖姟窂娬{“加強有源配電網規劃方法、運行機理、平衡方式，以及微電網、虛擬電廠等新模式的調度運行控制方法研究”，柔性配電系統的研究和應用是《意見》落地的重要技術支撐，靈活性提升需要從配電系統規劃、運行和設備資產管理等多方面綜合考慮。

　?。?/span>一）源網荷儲協同規劃，增強配電系統靈活性

　　新能源大規模接入，負荷波動加劇、峰谷差加大，滲透率較高地區將逐步遇到“鴨子曲線”的平衡難題。為有效解決這一難題，在配電和綜合能源規劃層面，需要研究中低壓電網形態演變多維驅動因素，探索中低壓電網的多時空演變機理；加強源網荷儲協同規劃，優化智能配電裝置和新型儲能等多元靈活性資源配置，通過電力電子技術提升配電網架結構靈活調節能力，提升分布式能源消納和新型負荷接入水平；考慮電力電子變換器裝置的連續調節特性與潮流轉移能力，研究新型配電系統多形態拓撲的動態演變機理；完善分布式電源并網標準和新型配電系統建設標準。

　?。?/span>二）數智賦能交直流混聯配電系統，提升配電運行靈活智能水平

　　配電系統可觀、可測、可控、可調能力的不足難以支撐不確定源荷規?；尤?，為構建區域自治、柔性互聯、交直流混合的分布式智能配電系統，提升配電系統運行靈活性，需要大力加強配電網態勢感知和智慧運行調控技術的研究與應用，構建柔性配電系統分層分布控制架構，實現配微協同和多臺區自組織協同運行；研究交直流混合配電系統網架靈活切換和潮流靈活經濟調控的關鍵技術和裝備，探索配電系統微電網群構網機理與自治運行方式；加強分布式新能源發電出力時空特性的評估與預測，研究軟件定義配電系統、一二次深度融合等關鍵技術，實現靈活組網和動態分區等。

　　武漢大學電氣與自動化學院面向國家配電領域重大需求，圍繞新型配電系統開展科學研究與人才培養工作，在智能配電數字孿生和自愈控制、微電網群和主動配電網運行控制、配電業務資源協同、配電作業安全風險防護等方面取得了豐富研究成果，下一步將在交直流配電形態演變、靈活組網、承載能力和靈活性提升、邊端資源友好接入、電能質量提升、配電數字孿生等方面深入研究，為《意見》落地實施提供技術與人才支撐。

責任編輯：吳蘇靈