一场前所未有的革新：新型电力系统建设需要怎样的配电网？
新型电力系统建设需要怎样的配电网？如何提升配电网的可靠性、承载力和灵活性？10月16日，在《供用电》创刊40周年之际，英大传媒投资集团有限公司召开现代配电系统技术交流会暨《供用电》办刊研讨会。与会专家围绕现代配电系统技术与趋势展开热烈讨论。
配电网成为保供和转型主战场
党的二十大以来，我国开启全面建设社会主义现代化国家新征程。乡村振兴、城市更新、新型城镇化等系列重大战略深入实施，对全面提升基本公共服务均等化水平提出更高要求。
国家能源局最新数据显示，1~9月，全社会用电量累计74094亿千瓦时，同比增长7.9%。2020年以来，我国全社会用电量增速始终高于GDP增速。“居民生活用电量不断提高，经济增长对能源电力消耗的依赖程度不断增强，预计到2030年电能占终端能源消费的比重将由2020年的27%提高到35%。”国家电网有限公司总经理助理冯凯在会上表示。
民生是最大的政治。随着经济社会高速发展，工商业用电、人民群众生产生活用电已经从“用上电”“用好电”向“不停电”“绿色电”加速转变。同时，近年来气候异常加剧，自然灾害发生频度、影响范围、破坏强度显著提升。民生保供对配电网可靠性提出新要求。
配电网逐步走向聚光灯下，还与“双碳”目标和可再生能源高质量跃升发展密切相关。新型电力系统建设要求配电网具备更强的承载力，以适应大规模分布式新能源、电动汽车充电设施、新型储能和虚拟电厂等新主体和新业态的接入需求。
今年上半年，我国并网风电和太阳能发电合计装机11.8亿千瓦，同比增长37.2%，首次超过煤电装机规模。4月，新能源汽车渗透率迎来超过传统燃油乘用车的历史性拐点。
配电网是电网“最后一公里”，也是新能源接入与消纳的“最先一公里”。“数以百万计分布式能源接于电网末端，且存在间歇性、波动性和不确定性，为此需要建设智能电网。”中国工程院院士、天津大学教授余贻鑫在主旨报告中表示。他认为，智能电网要实现电力与信息的双向流动性，建立一个高度自动化、智能化和广泛分布的能量交换网络，把分布式计算（云）、大数据、人工智能和通信的优势引入电网。“设想中的智能电网将像互联网那样改变人们的生活和工作方式，并激励类似的变革。”他展望说。
增强配电网韧性和弹性成为必然选择
分布式光伏在我国迅猛发展，已成为光伏新增装机的重要组成部分。今年前三季度，我国光伏新增并网容量1.61亿千瓦，其中分布式光伏8522万千瓦，占比52.9%。
未来电网将接入数量巨大的分布式电源、可调负荷和储能，其出力难以精确预测，传统的集中控制模式愈发难以适用。
怎么办？余贻鑫院士建议，智能电网需要采用分层分群的体系结构。“互联输电系统是由若干个区域输电系统互联起来的群集，每个区域性输电网是若干个配电网互联起来的群集，每个配电网是若干个微网组成的群集，每个微网也是由若干个建筑单元和用户组成的群集。”在余贻鑫院士看来，具有分层分群体系结构的电网能够很好地适应未来电网的需求，包括更好地利用多变的可再生能源、为生产型消费者赋权、与外围设备的责任分担，同时快速适应技术创新，增强配电网韧性和抵御不断增加的互联网攻击。
新型电力系统最显著的变化体现在电网“最后一公里”，新变化带来的安全隐患也集中于此。公开资料显示，2016年澳大利亚“9·28”、2019年英国“8·9”大停电事故，均由极端天气诱发新能源大规模脱网导致。电力系统“双高”特性日益突出，配电网安全运行的风险急剧增大。
“建设复杂有源、交直流混合、主动控制的数智化新型弹性配电网成为必然选择。”天津大学电气自动化与信息工程学院副院长王守相表示：“配电网弹性应对两类不确定性事件：一类是低频发的极端事件，即所谓的‘黑天鹅事件’，包括重大自然灾害、恐怖袭击等；另一类是高频发、渐进式加剧的小干扰事件，即所谓的‘灰犀牛事件’，包括分布式电源和电动汽车的高比例接入等。”他认为，配电网应对各类扰动并保持系统运行性能的弹性能力，包括感知、适应、生存、恢复等特征。
以关键技术创新提高配电网灵活性
配电网是直面用户的最前沿，承载着百姓最直接的用能体验。《配电网高质量发展行动实施方案（2024—2027年）》提出围绕供电能力、抗灾能力和承载能力提升，结合各地实际，重点推进“四个一批”配电网建设改造任务，其中包括加快推动一批供电薄弱区域配电网升级改造项目。
“电网资源配置带来供需平衡的压力正逐步加大，尤其是乡村配电网承载力提升迫在眉睫。”中国农业大学农村电力与新能源发电研究中心副主任唐巍说。
《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》指出，到2025年，配电网将具备5亿千瓦左右分布式新能源、1200万台左右充电桩接入能力。这意味着不到两年的时间里，配电网接入能力几近翻番。
“要完善配电网与分布式新能源协调发展机制，实际上，无论是分布式新能源还是集中式新能源都必须要有序规划和发展。”冯凯强调。
与会专家一致认为，关键技术创新可以改善供需平衡关系、提高电网灵活性。冯凯从概率规划技术、智能微电网、虚拟电厂技术等12个方面阐述了新技术应用；王守相从增强感知力的智能态势感知技术、基于用户感知的供电可靠性计算、考虑极端灾害事件的大规模配电网韧性评估与提升调度等10个方面深入论述了需要开展的新型配电网智能感知与弹性增强的关键技术；唐巍着重介绍了配电网多层级柔性互联架构、交直流混合配电网规划和优化控制技术，并给出了移动柔性互联的构想。
配电系统的运行和管理要比主网更复杂，面临安全性、经济性及体制机制等多方挑战。这要求配电网不仅要在技术上进行升级改造，还需要在管理运营上进行创新，以灵活性和前瞻性应对诸多不确定。
余贻鑫院士建议，重新定义配电服务，采用市场激励措施促进新型电力需求和分布式能源的增长。他乐观地表示，电气化需求的增长和本地分布式电源的增长完全会形成一个良性循环系统，一个推动和投资地区能源供应和存储的正反馈系。
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