新一輪電力改革對電網企業配電網規劃的影響與對策

沈紅宇，陳晉，歸三榮，談健，王喆，李揚

(1.國網江蘇省電力公司電力經濟技術研究院，南京市 210008；2.東南大學電氣工程學院，南京市 210096)

新一輪電力改革對電網企業配電網規劃的影響與對策

沈紅宇1，陳晉2，歸三榮1，談健1，王喆2，李揚2

(1.國網江蘇省電力公司電力經濟技術研究院，南京市 210008；2.東南大學電氣工程學院，南京市 210096)

新一輪電力改革相關政策的出臺，給配電網規劃工作帶來了諸多影響，體現在主體多元化、內容多樣化以及更高要求的靈活性和更為嚴格的審核。提出了新電改給配電網規劃帶來的不確定性影響，研究了不確定性的規劃方法在配電網規劃中的應用，主要考慮了新能源帶來的多元負荷預測的不確定性、分布式電源帶來的網架結構的不確定性和民營資本介入帶來的規劃實施的不確定性。為了幫助電網企業在新電改下更好地開展配電網工作，從規劃方法、技術水平和電價政策等方面，給出了新電改下電網企業配電網規劃發展對策。

新電改；配電網規劃；不確定性；對策

0 引 言

2015年3月，《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發﹝2015﹞9號，以下簡稱《9號文》)[1]正式下發，這標志著我國進入了新一輪的電力改革(下稱新電改)。《9號文》的出臺，改變了電網企業以往輸配售一體化經營的局面，將盈利模式由售電獲取電價差，逐漸轉變為收取輸配電費用，即過網費。2015年8月，國家能源局對外發布《配電網建設改造行動計劃(2015—2020年)》[2]，以貫徹《關于加快配電網建設改造的指導意見》[3]，落實“穩增長、防風險”有關部署。該計劃緊緊抓住當前我國配電網實際情況，從七大方面對配電網建設改造任務提出目標。新電改相關配套政策的出臺[4]，在對電網企業帶來沖擊的同時，也為傳統的配電網規劃和發展帶來了挑戰，電網企業要積極應對自身職能的轉變，提高在新電改下配電網規劃和發展的適應性。

對于配電網規劃，新電改主要從3方面提出了指導建議：(1)深化電力體制改革，加強統一規劃。對于配網規劃而言，要繼續深化對區域電網建設和適合我國國情的輸配體制研究，進一步強化電力統籌規劃。在新電改的指導下，配電網規劃要在適應我國國情的基礎上，充分吸納和借鑒國外配電網規劃的先進經驗，結合不同地區的實際情況，按需規劃。要充分考慮發電側和需求側，注重安全性、可靠性、經濟性、環保性等因素，實現電力統籌規劃。(2)堅持節能減排，推動可再生能源。國家大力提倡清潔能源的發展，未來的配電網規劃中，要充分考慮分布式能源的建設。積極開展電力需求側管理(demand side management，DSM)和能效管理，完善有序用電和節約用電制度，促進經濟結構調整、節能減排和產業升級。(3)開放電網公平接入，建立分布式電源發展新機制。國家大力推動分布式能源建設，對于配電網規劃而言，在規劃中要充分考慮分布式能源對于配電網的影響，在保證配網運行的安全可靠性前提下，積極消納分布式能源和提高新能源利用效率。

新電改下，我國配電網規劃在現狀分析的全面性、負荷預測的準確性、規劃評估的復雜性以及配網的自動化建設等方面仍需進一步加強[5-6]。文獻[7-9]對我國配電網規劃的現狀進行了研究。文獻[10-12]總結了國內外配電網規劃中常用的負荷預測方法，并比較了各個方法的特點和適用場景。文獻[13-15]對配電網規劃的評價體系進行了研究。對于配網自動化建設，文獻[16-18]進行了主動配電系統可行技術的相關研究。

從現有的研究看，大部分研究關注的是配電網規劃的技術層面。對于我國電網企業，在新電改政策出臺后，要根據政策帶來的變化對配電網規劃工作進行相應的調整。本文對于新電改對配電網規劃的影響以及電網企業在新電改下配電網規劃的適應性進行分析，對于配電網規劃的發展進行展望并提出相關對策。

1 新電改對配電網規劃的影響

配電網規劃包括目標函數的設定、約束條件、規劃方法、實施方案和資源的選擇。圖1為新電改政策對配電網規劃的影響，主要體現在4個方面：更為多元化的主體、更為多樣化的內容、更高要求的靈活性和更為嚴格的審核。這4個方面都對配電網規劃產生一定的影響，如表1所示。

圖1 新電改政策對配電網規劃的影響Fig.1 Influence of new electric reform policy on distribution network planning

1.1 更為多元化的主體

有序向社會資本放開配售電業務以及逐步向符合條件的市場主體放開增量配電投資業務，將使得配電網規劃的主體多元化。

配電網規劃原來是由電網企業的規劃部門進行統一規劃，在政府審核通過后，電網企業可對該區域配電網進行建設。新電改政策下，配電網建設和規劃不再單一地由電網企業負責，而是由投資的多元主體共同負責，配電網規劃目標函數的經濟性選擇和約束條件的確定需要體現各投資主體的利益，這對配電網規劃的協調性提出了更高的要求。配電網規劃與分布式電源的規劃是緊密聯系的，需要二者之間相互協調和配合的同時，還要滿足經濟最優性。新電改下的配電網，鼓勵民營資本參與，與電網企業一起競爭參與配電網相關的規劃和建設工作。電網企業作為原有唯一的輸電和配電的運營商，在專業技術和服務領域有很強的優勢。但在新電改下，電網企業將只作為參與競爭配電網規劃的企業之一，想要在與民營資本的競爭中獲得先機，必須提高自身的競爭力。

1.2 更為多樣化的內容

新電改政策推進電力交易體制改革，引導市場主體開展多方直接交易，對配網的規劃內容會提出更多個性化的要求，將使配電網規劃的內容多樣化，對于配電網規劃流程實施方案的選擇和規劃資源的確定帶來了影響。

配電網規劃不單單只是對配電環節進行規劃，對于配電網上下游的輸電、售電環節也應在配電網規劃中考慮。通過制定合理的輸配電價格推動輸配電網發展，在售電側通過與上網電價聯動，使得電力市場模式能夠更好地適應與配電網的運行。在配電網規劃中應用電力市場機制和售電側互動資源，可以更好地降低配電網的運營成本，優化配電網規劃。

1.3 更高要求的靈活性

全面放開用戶側分布式電源市場，準許各類分布式電源接入配電網，增加了配網網架結構的不確定性，對配電網規劃的靈活性、堅強性提出更高要求，即對配電網規劃的目標函數和約束條件提出更高要求。

配電網規劃在原有的基礎上，要充分考慮分布式能源對配電網網架結構的影響，要在配電網規劃中解決分布式能源的接入問題。配電網的安全性、可靠性是配電網規劃中的重中之重，這關系到用電側的用電安全和質量，也關系到電網的安全穩定運行。新電改政策下的配電網規劃，要充分考慮分布式能源對配電網帶來的復雜性和不確定性，通過全面細致的規劃，使得配電網擁有更高的靈活性。

1.4 更為嚴格的審核

進一步強化政府對電力規劃的統籌監管職能，有效協調各級、各類規劃之間的關系，將使得配電網規劃的批準更為嚴格，即對配電網規劃流程中的規劃方法和實施方案提出更高標準。

規劃評價指標的改變對于規劃后的評估有著重大影響。過去的配電網規劃評估主要以可靠性為依據，但隨著環境效益等因素的重要性日益增加，配電網規劃的環保性也和可靠性一起，都作為評估的依據。評價指標應該包括供電可靠性、安全性、經濟性、適應性、協調性等幾個方面。

隨著社會對環境資源的重視，配電網規劃不能只單一地考慮建設問題，應將指導思想轉變為電力綜合資源優化。新電改政策的出臺推動了需求響應的實施，在強調可靠性的同時，可在配電網規劃中引入需求側管理，實現電力資源的綜合優化。

2 新電改下配電網規劃的適應性分析

通過新電改對配電網規劃的影響分析來看，新電改政策的出臺給配電網規劃工作帶來了不確定性，主要包括規劃方法、負荷預測、網架結構和規劃實施4個方面。

2.1 考慮不確定性的規劃方法

傳統的規劃方法，主要考慮負荷需求，以供電可靠性作為標準，通過滿足需求側的電力需求，對配電網進行規劃和建設。隨著新電改的實施，單一考慮滿足需求側的電力需求已不再適用，分布式發電(distributed generation，DG)的發展，電動汽車等新型負荷的增加將會給配電網規劃帶來新的難題，也對配電網規劃提出了更高的要求。

這些新的因素具有隨機性和間歇性，需要采用不確定性方法來處理。面對DG出力的隨機性，很多文獻采用機會約束規劃的方法來處理。相較于傳統方法要求規劃方案在任何條件下滿足所有的約束條件，機會約束規劃使用概率學思想，并與可靠性分析結合，能夠保證在一定的可靠性前提下，減小規劃成本。場景分析規劃也是一種不確定性的規劃模型，蒙特卡洛(Monte Carlo)仿真可以視為對無窮多個場景規劃的窮舉，這一方法對于帶有隨機變量的電力系統仿真具有較好的效果，將其引入到配電網規劃中對于處理這些不確定性因素也同樣具有較好的效果。

新電改方案提到了增量配電業務放開，對于增量區域的配電網規劃和建設，是否仍由電網企業承擔仍然未知。若對于配電增量區域的配電網采取由中標者承擔規劃和建設的工作，那么電網企業在該區域的配電網規劃方法應以中標作為前提，通過借助電網企業的傳統地位優勢，在未來配電網規劃中體現競爭優勢。

2.2 多元化的負荷預測方法

隨著新電改方案的實施，對于節能減排要求將會越來越高。電動汽車等新型負荷的比重將會逐步增加，原有負荷預測中涉及到的最大負荷功率、負荷電量及典型負荷曲線將發生變化。

電力負荷預測是配電網規劃的基礎，準確的預測對配電網規劃的質量具有決定性影響。電力負荷預測不僅需要考慮傳統的負荷，還需要考慮新型負荷，因此針對不同類型的負荷需要采取不同的方法。

傳統的負荷采用參數估計和人工智能等方法進行預測。通過對歷史數據的分析，尋找變量關系，基于該關系對未來負荷進行預測。電動汽車作為新型負荷，其負荷特性與充電模式和用戶駕駛習慣密切相關。在配電網區域內，電動汽車充電負荷具有較強的隨機性。因而作為新型負荷，需要充分研究電動汽車負荷特性，在此基礎上通過對區域內電動汽車數量的預測來對負荷進行預測。

2.3 靈活的網架結構

分布式電源具有經濟性、可靠性等方面的優勢，但也存在著一些技術問題。具體體現在如下方面。

(1)電壓調整問題。分布式電源接入配電線路，將引起電壓分布的變化，由于分布式電源的隨機性和間歇性，使配電線路的電壓調整控制十分困難。

(2)繼電保護問題。分布式電源的并網會改變配電網原有故障時短路電流水平并影響電壓與短路電流的分布，對繼電保護系統帶來影響。

(3)對短路電流水平的影響。直接并網的發電機都會增加配電網的短路電流水平，因此提高了對配電網斷路器遮斷器容量的要求。

(4)對配電網供電質量的影響。分布式電能具有間歇性會引起電壓波動，通過逆變器并網的分布式電源也會向電網注入諧波電流，導致電壓波形出現畸變。

因此，在配電網規劃中針對不同類型的分布式電源需要采用不同的網架結構，不同的網架結構必然有不同的建設成本，在兼顧成本和可靠性的同時降低網架結構的建設成本。

2.4 考慮不確定性的規劃實施

新電改政策提到了增量配電業務放開和鼓勵民營資本參與配電網的建設工作。對于增量區域的配電網規劃和建設，會出現多個企業共同承擔的狀況，各參與方之間的配合，包括建設進度、建設標準等，都會對規劃的實施帶來不確定性。配電網規劃的實施者和制定者的增多，對于規劃的最終落實帶來了不確定性，應由獨立的機構和部門進行監管，以保證規劃的實施。同時應對配電網規劃項目做好風險評估工作，以應對可能出現的不確定性。

3 對策研究

3.1 立足規劃不確定性，探索規劃新方法

新能源發電的大量興起以及分布式電源的日益增多，對配電網規劃帶來了諸多的不確定性。配電網規劃在原有注重可靠性的基礎上，要更加側重對于經濟性的考慮。

對于新的配電網規劃和建設項目，電網企業從經濟性角度出發，結合企業自身的發展，考慮規劃成本、建設成本、運行成本以及維護成本。對其中的每一環節進行考量，在保證安全性和可靠性的基礎上，合理投資配電網項目，力爭在新建配電網項目中獲得經濟利益。

3.2 推廣應用新技術，提高自動化水平

配電自動化技術目前在世界范圍內被廣泛應用于配電網中，我國配電自動化研究起步晚，較發達國家存在一定的差距。電網企業應當大力推廣應用配電自動化新技術，提高配電網的自動化水平。

從可靠性的角度，配電自動化水平的提高可以提高配電網的可靠性、減少配電網故障的幾率、減少因停電等故障造成的經濟損失。配電自動化的推廣，還將節約人力、物力，提高設備的使用壽命，減少設備的維修成本，提升配電網運維的經濟性。

另外，配電網規劃建設還應探索研究能源互聯新技術，以智能電表為載體，構建智能互動服務體系，全面支撐智能家庭、智能樓宇和智慧城市的建設，推動全社會生產生活智能化。同時，積極開展主動配電網等關鍵技術研究與綜合示范應用，增強配電網適應大規模新能源接入的能力。

3.3 完善經濟優惠政策，探索新的電價制度

新電改政策下，電網企業要積極探索新的電價制度。鑒于輸配分離、大量民營資本介入配電網建設以及售電側放開帶來的影響，電網企業應從電價制度入手，探索企業在配電網領域發展和盈利的新方式。

對于電網企業售電但未參與配電網規劃和建設的區域，電網企業應當在電價中考慮該區域配電網與輸電網融合所產生的額外費用，在電價制度中加以體現，以彌補額外的預算支出。

對于電網企業參與規劃和建設但非該區域售電商的區域，電網企業應將該區域配電網作為輸電網的一部分，制定并收取合理的過網費，提高該區域配電網建設的成本回收速度。

4 結 語

新電改政策的出臺，使得電網企業在配電網規劃建設領域面臨著與民營企業的競爭，配電網投資的策略也加大了電網企業對經濟效益的側重。對于電網企業配電網規劃而言，新電改政策在帶來挑戰的同時，也帶來了機遇。電網企業要充分發揮自身的優勢，探索考慮不確定性的規劃方法，在配電網市場的多方博弈中占得先機，根據企業自身建設發展的需求，對新建配電網項目進行理性的規劃、投資和建設。

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(實習編輯 景賀峰)

Influence and Countermeasure of Distribution Network Planning for Power Grid Enterprises under Electric Reform

SHEN Hongyu1, CHEN Jin2, GUI Sanrong1, TAN Jian1, WANG Zhe2, LI Yang2

(1. State Grid Jiangsu Electric Power Company Economic Research Institute, Nanjing 210008, China;2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)

New round of electric power reform has brought many influences on distribution network planning, such as the diversification of subject and content, higher requirements of flexibility and more rigorous review. This paper presents the influence of new electric power reform on the uncertainty of the distribution network planning, and studies the application of the planning method of uncertainty in distribution network planning, which mainly considers the uncertainty of diverse load forecasting brought by new energy, the uncertainty of network structure brought by distributed generation and the uncertainty of planning implementation brought by private capital involvement. To help power grid enterprise make better development of distribution network under new round of electric power reform, we propose the countermeasures of distribution network planning for power grid enterprises such as planning method, technical level and price policy, etc.

electric power reform; distribution network planning; uncertainty; countermeasure

江蘇省電力公司科技項目(SGTYHT/14-JS-188)

TM 715

A

1000-7229(2016)03-0047-05

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.03.007

2015-11-28

沈紅宇(1967)，女，碩士，高級工程師，主要從事電網規劃的管理工作；

陳晉(1989)，男，碩士研究生，主要從事電力需求側管理、電力市場的研究工作；

歸三榮(1976)，男，碩士，高級工程師，主要從事配電網規劃的工作；

談健(1974)，男，碩士，高級工程師，主要從事電網綜合規劃的工作；

王喆(1988)，男，博士研究生，主要從事電力需求側管理、電力市場的研究工作；

李揚(1961)，男，博士，教授，本文通信作者，主要從事電力需求側管理、電力市場的研究工作。