国网陕西电科院副院长刘健：新型电力系统背景下配电网应该怎么建

关于新型电力系统背景下配电网会是什么样子以及应该怎么建设的问题，笔者有以下三点认识：

新型电力系统背景下的配电网不是重新建设的，而是在传统电力系统基础上发展起来的。因此，传统配电网存在的问题也会被代入到新型电力系统中，在配电网建设中仍然要花力气解决这些问题。

在配电网的建设和运行中需要应对分布式电源和电动汽车等新型负荷大量接入的挑战。储能技术的成熟会对配电网形态产生革命性影响。

传统配电网代入问题的逐步解决

提高供电可靠性仍是未来配电网面临的主要任务之一。各个地区、各个行业对供电可靠性的要求存在差异性，电力公司应将供电可靠性指标当作一种资源加以充分利用而避免盲目投资，更要避免过度自动化和信息化。

笔者认为，提高供电可靠性主要在于坚强的网架、可靠的设备、高水平的运维检修（不停电作业）和提高故障处理的自动化程度。

坚强的网架结构是指合理的分段和恰当的联络，使配电网具有故障应急转供的基础条件。对于点多面广的配电网，一次和二次设备的可靠耐用具有重要意义。

目前，因检修导致的停电户时数占比仍较高，因此不断提高运维检修水平尤其是不停电作业覆盖面，具有重要的意义。

在此基础上，才能发挥自动化装置，尤其是继电保护和馈线自动化的作用，进一步缩短故障时的停电时间和减少停电范围。

提高单相接地故障处理能力，治理因单相接地故障长期得不到处理引发电缆沟“火烧连营”和山火，仍是未来配电网需要解决的重大问题。

小电流接地系统单相接地故障处理曾被认为是笼罩在配电网上空的一朵“乌云”，在科技工作者的努力下，在技术层面上这朵“乌云”已经基本被扫清，但是仍面临着很大的改造工作量。

供电安全和防止人身触电伤亡在未来配电网仍是重大需求。断线落地故障难以被及时有效检测和处置，导致断线故障长时间存在，是造成人身触电事故的重要原因，同时也会引起过电压和非全相运行等导致电气设备损坏。在这方面还有很大的技术创新空间。

应对分布式电源和电动汽车的挑战

分布式电源大量接入会影响配电网的潮流和短路电流分布，从而有可能引起电压高于允许限值、线损增大、电气设备反向过载等问题，并对传统故障处理策略带来负面影响。

笔者认为，在应对分布式光伏接入对故障处理的影响方面，不宜过于追求完美而使问题复杂化。

我国延用前苏联的“大容量、少布点”的变电站规划设计理念，来自系统的短路电流水平较高。因此在分布式电源接入容量不是很高时，相间短路故障发生后仍以来自系统的短路电流为主，因此对传统故障处理策略影响不大。即使在分布式电源接入容量很高时，采用重合闸前加速策略就能应对。

分布式电源接入引起的电压越限、线损增大以及电气设备反向过载问题基本上都是未经科学规划而无序接入引起的，所以需要科学规划来解决这些问题。

由于台区内光照条件的高度一致性，在考虑台区内分布式光伏电源接入方案时，就不能根据单台分布式光伏电源的容量决定其接入方案，而应将台区内的所有分布式光伏电源当做一个整体，按照与负荷的关系确定接入容量、电压等级和需配置的储能容量。对于更大范围内分布式电源接入的规划亦应如此。

电动汽车充电对电网带来的挑战是暂时的，随着储能元件的逐步成熟，对电池采用换电方式，并利用谷期充电、峰期放电支撑的控制手段，就能比较彻底地解决这个问题。

在储能元件的造价、寿命以及安全性尚不能完全令人满意的阶段，为了应对电动汽车充电带来的负荷问题，可发展车网路协同系统，引导电动汽车车主有序充电，对于集中充电场所采取群充群控措施，让充电负荷的时空分布尽量规律化和可控化。

储能对配电网将产生革命性影响

随着储能技术的成熟，未来配电网形态可能发生革命性变化。除包括电动汽车换电站在内的少数拥有中高压用电设备的用户仍采用中压交流配电网外，绝大多数用户采用基于储能装置的、以用户为单位的、采用用户电压等级的低压微电网模式，相邻用户的低压微电网之间无联络或弱联络。

对于乡村等低负荷密度区域，可采用光伏电源等分散式新能源电源对低压微电网的储能装置进行充电，实现自给自足。

对于城镇等高负荷密度区域，低压直流微电网的储能装置可以安装在110千伏及以上变电站充放电，辅助调节用电负荷。综合能源服务公司可以按照换电方式为用户提供储能装置更换服务，或由用户自行前往电动汽车换电站更换储能装置。

这种分散独立形态的配电网具有下列优越性：

一是减少馈线长度以及配电变压器和中压开关数量，并显著减少运行维护工作量。二是提高供电可靠性，减少故障的影响范围。三是降低损耗，省去了中低压公共配电线路和配电变压器。四是分布式电源的合理配置、消纳和控制更加容易。五是提高输变电设备负荷率和利用率，储能元件在110千伏及以上变电站充放电，可以很好地削峰填谷，平缓负荷曲线，从而提高输变电设备的供电能力。

目前，对于一些负荷密度很低的偏远地区，建设中压交流配电网满足零星用户的生活用电需求已经非常不经济。当储能技术成熟到一定程度以后，在充分权衡技术经济性的基础上，对于上述地区，电力公司可率先尝试采取建设基于储能的低压微电网，并采用光伏等分布式电源充电实现就地能量平衡的供电模式。

这种基于储能的、以用户为单位的低压微电网将会以“农村包围城市”的态势，伴随着储能装置的逐渐成熟而逐步成为未来配电网的主要形态。电力公司的配电业务需要逐渐向协助用户建设基于储能的低压微电网并提供储能元件的充放电管理服务转换。

氢储能也具有革命性。目前，日本已经在开展氢储能规模化示范应用，并提出了“净功率为零”的理念。但是笔者认为，鉴于在用户侧无法方便地补充氢而需要依靠昂贵的运输环节，所以只要固体电池的成熟速度不是特别滞后，化学储能形式对构建未来配电网还是更具优势。

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