《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》解读之二

提升配电网灵活性和承载能力

推动新型配电系统高质量发展

武汉大学电气与自动化学院

董旭柱 尚磊

　　配电系统在支撑经济社会发展、改善民生、优化资源配置、促进能源转型等方面发挥重要作用。近期，国家能源局印发《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》（以下简称《意见》），围绕配电网“承载能力”和“灵活性”，明确了构建“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”新型配电系统的主要目标和重点任务。

　　一、构建新型配电系统的挑战和机遇

　　配电系统是构建新型电力系统和分布式智能电网的关键领域，是区域多能源互补的协同平台、交易平台、分布式能源接入和消纳平台。配电系统正在由“无源”、能量单向流动、单纯电能分配功能的电力网络向承载新型源荷、多利益主体互动的源网荷储高效配置平台转变，电能双向流动在部分区域已经成为新常态。预期2025年配电系统应具备约5亿千瓦分布式新能源、1200万台充电桩的接入能力。

　　配电系统的发展面临如下挑战：（1）海量多元用户与电网的双向能源信息交互不足，用户侧灵活资源利用水平低，分布式能源消纳受限；（2）多能微电网与智能配电网的协同欠缺，难以支撑分布式智能电网，服务“碳达峰，碳中和”目标；（3）综合能源互联的规划、运行和低成本互联转换技术仍然欠缺，综合能效和减碳水平亟待提升。同时高比例分布式能源和高比例电力电子设备接入的“双高”特征为配电系统的灵活运行带来了如下机遇：（1）日益增加的分布式电源和新型储能丰富了备用电源和微电网群的构建方式，有助于提升配电网韧性和灵活性，改善电能质量；（2）交直流柔性互联为配电系统灵活组网、潮流灵活调控提供了新方法；（3）数字化和智能化为配电系统智慧运行提供了新手段。配电系统高质量发展既有其重要性，又有其紧迫性。

　　二、综合提升承载能力是配电网高质量发展的重点

　　《意见》中明确要求“提升配电网承载能力”，配电网承载能力内涵丰富，主要指适应规模化分布式新能源并网和安全运行、满足大规模电动汽车等新型负荷灵活用电需求、促进新型储能与负荷侧灵活性资源应用等方面。

　　（一）分布式新能源接入的承载能力评估与提升

　　高比例分布式光伏接入造成配电变压器重过载或电能质量劣化的问题，本质上是随机时序潮流问题，需要系统性评估配电网的承载能力，综合考虑安全运行、供电质量、运维检修、规划建设等诸多因素。目前已开展的分布式光伏承载能力评估研究主要关注静态承载力，即以关键设备容量确定配电系统承载能力，源荷相关性及可调资源的协同影响考虑不足，未来应加强动态承载能力的实时在线评估，并将承载力评估与配电网调控有机结合。结合配电设备热点温度在线辨识数据，考虑设备热容量和运行工况，评估多工况下配电网动态载流能力，经济有效地提升分布式新能源接入水平。

　　（二）电动汽车充换电的承载力评估与提升

　　为迎接电动汽车保有量爆发式增长，《意见》要求“科学衔接充电设施点位布局和配电网建设改造工程，助力构建城市面状、公路线状、乡村点状布局的电动汽车充电基础设施网络”。满足电动汽车充换电设施的配电网承载力评估及信息发布机制尚未有效开展，需加强充换电网络与电动汽车运行规律的动态协同规划，综合考虑配用电侧的多类型灵活性资源调节能力，因地制宜开展适应不同充换电工况的配电网承载能力评估。

　　此外，评估和提升配电网各类承载能力将有效推动电力系统新业态和区域电力市场的健康发展。目前新型储能技术受到广泛关注，但在配电侧辅助服务的价值仍然有限，需要进一步探索储能对承载力提升的作用和商业价值。

　　三、发展柔性配电系统，提升灵活性是配电网高质量建设的重要方向

　　柔性配电系统是指综合利用电力电子、信息通信、人工智能等技术提升配电系统灵活性，以实现配电系统分布式功率灵活控制、网架灵活切换、运行方式灵活调整。配电系统灵活性是指在一定时间尺度下，配电系统通过柔性控制和拓扑灵活切换，以经济可靠的方式快速响应分布式电源及负荷不确定性变化的能力。《意见》强调“加强有源配电网规划方法、运行机理、平衡方式，以及微电网、虚拟电厂等新模式的调度运行控制方法研究”，柔性配电系统的研究和应用是《意见》落地的重要技术支撑，灵活性提升需要从配电系统规划、运行和设备资产管理等多方面综合考虑。

　　（一）源网荷储协同规划，增强配电系统灵活性

　　新能源大规模接入，负荷波动加剧、峰谷差加大，渗透率较高地区将逐步遇到“鸭子曲线”的平衡难题。为有效解决这一难题，在配电和综合能源规划层面，需要研究中低压电网形态演变多维驱动因素，探索中低压电网的多时空演变机理；加强源网荷储协同规划，优化智能配电装置和新型储能等多元灵活性资源配置，通过电力电子技术提升配电网架结构灵活调节能力，提升分布式能源消纳和新型负荷接入水平；考虑电力电子变换器装置的连续调节特性与潮流转移能力，研究新型配电系统多形态拓扑的动态演变机理；完善分布式电源并网标准和新型配电系统建设标准。

　　（二）数智赋能交直流混联配电系统，提升配电运行灵活智能水平

　　配电系统可观、可测、可控、可调能力的不足难以支撑不确定源荷规模化接入，为构建区域自治、柔性互联、交直流混合的分布式智能配电系统，提升配电系统运行灵活性，需要大力加强配电网态势感知和智慧运行调控技术的研究与应用，构建柔性配电系统分层分布控制架构，实现配微协同和多台区自组织协同运行；研究交直流混合配电系统网架灵活切换和潮流灵活经济调控的关键技术和装备，探索配电系统微电网群构网机理与自治运行方式；加强分布式新能源发电出力时空特性的评估与预测，研究软件定义配电系统、一二次深度融合等关键技术，实现灵活组网和动态分区等。

　　武汉大学电气与自动化学院面向国家配电领域重大需求，围绕新型配电系统开展科学研究与人才培养工作，在智能配电数字孪生和自愈控制、微电网群和主动配电网运行控制、配电业务资源协同、配电作业安全风险防护等方面取得了丰富研究成果，下一步将在交直流配电形态演变、灵活组网、承载能力和灵活性提升、边端资源友好接入、电能质量提升、配电数字孪生等方面深入研究，为《意见》落地实施提供技术与人才支撑。