主動配電網:分割式能源供需管理體系“破壁”
——專訪中國電科院用能所副總工程師田世明

本刊記者 周倜然

《中國電業》:近年來，微網、增量配網、多能互補、能源互聯網等很多新概念和技術出現，很多智能電網發展的核心動力和源頭都來自于配電網。配電網之所以在電力系統更加受到關注，有什么主要驅動力？

田世明:世界各國為應對氣候變化、保障能源安全，日益重視發展清潔能源和提高能源利用效率，智能電網是在此需求驅動和新能源、新材料、新技術的驅動下而產生的。配電網承接電網和用戶，配電網智能化是智能電網的重要環節，備受關注。

其一是提高配電網服務能力的需要。配電網作為電力網中電能分配的環節，通常從變電站接收電能，并將其供給各類電力用戶，是輸電網與用戶之間電力流動的關鍵紐帶。為全面提高用戶供電可靠性、不斷提高供電服務質量，必須發展配電網技術，提高配電網智能化水平。

其二是適應分布式發電消納的要求。分布式電源的接入使傳統配電網從輻射形網絡變為遍布中小電源和用戶的互聯網絡，對傳統配電網產生了重大的影響。為消納更多的分布式新能源，避免新能源間歇性等因素對配電網供電可靠性的不利影響，充分發揮配電網供需多元化可控資源的作用，主動配電網、智能配電網等概念和技術應運而生。

其三是電動汽車新型用電方式的要求。隨著電動汽車技術逐漸走向成熟，電動汽車是實施國家清潔替代和電能替代戰略的重要舉措。電動汽車是一種新型的用電裝置，大規模集中使用對配電網安全運行和運行效率帶來影響；同時這也是一種特殊的電源，可利用峰谷電價優惠政策，電網低谷時充電、高峰時放電，參與電網供需平衡。

其四是能源服務轉型的需求。綜合能源服務是一種新型的、為滿足終端客戶多元化能源生產與消費的能源服務方式，是靠近用戶側的新型服務業務。配電網作為電力系統最接近用戶的環節，應加快實現配電網轉型升級，適應售電側市場化趨勢，對推進電網企業向綜合能源服務商轉型、提高電網企業在綜合能源服務市場的競爭力有重要意義。

《中國電業》:隨著分布式電源滲透率越來越高，甚至出現倒流現象，配網面臨什么樣的挑戰？對電網安全有多大隱患？

田世明:分布式電源接入后，配電網由輻射狀網絡變為多電源和多用戶的互聯網絡，雙向潮流為配電網帶來了新的挑戰。配電網作為電力系統電能分配環節，隨著分布式能源滲透率的不斷提高，配電網電能質量、倒送功率、運行效率等問題會愈發突出。

首先，潮流雙向流動增加了供需兩側的不確定性，為供電可靠性帶來挑戰。分布式電源包括分布式光伏、分布式風電等電源類型，分布式電源的引入使用戶從單向的電力消費者向電力產銷者轉型，在分布式電源出力高于用戶自身負荷需求時，用戶會向配電網反向供電，帶來功率的反向流動。功率倒送現象將導致配電網功率波動加劇，供需兩側不確定性也可能引起電網電壓越限、用電安全隱患。

其次，分布式能源的大量投入引起配電網備用能力配置問題。分布式能源發電的不確定性和用戶產銷者身份引發的負荷不確定性為配電網規劃帶來挑戰，為保證配電網可靠運行，必須提高配電網備用容量，如何協調備用容量配置與電網經濟性的矛盾關系，是配電網規劃面臨的難題之一。

《中國電業》:請您簡要介紹下主動配電網的形態。

田世明:主動配電網是可以綜合控制分布式能源（分布式發電、柔性負荷和儲能等）的配電網，可以使用靈活網絡實現潮流的有效管理，分布式能源在其監管和接入準則基礎上承擔對系統一定的支撐作用。

與傳統配電網不同，主動配電網具備一定比例的分布式可控資源、網絡拓撲靈活可調，可觀可控水平完善，可實現源網荷儲多環節、多主體的協調優化管理。

《中國電業》：主動配電網解決了哪些傳統配電網無法解決的難點？

田世明:基于主動配電網的形態和特征，可解決傳統配電網資源配置、資源協調、資源管理和服務能力不足等問題，提高供電可靠性、分布式能源利用效率和配電網經濟性。

優化配電網資源配置。傳統配電網因為供需兩側不確定性導致備用容量和設備配置冗余，降低了系統經濟性。未來配電網的可控可管水平提高，通過源網荷儲協調優化技術、多樣化的源荷控制技術，可靈活調節配電網網架結構和潮流流動，減少配電網備用容量，提高設備利用率。

提高配電網調控能力。傳統配電網對源荷的調控能力不足，在未來配電網背景下，配電網與用戶的交互能力提高，可采用多樣化的需求管理和需求響應技術提高對用戶的調控能力，采用電力電子技術實現對分布式新能源并網功率的控制，與負荷及儲能調控技術配合，緩解分布式電源不確定性對配電網潮流波動、峰谷差和電能質量的影響。

改善配電網運維能力。配電網自身將產生大量的運行數據，分布式電源接入后，又增加了交通網絡等其他系統的運行數據，傳統配電網不具備大量數據資源的匯集、協調和管理能力。人工智能、大數據技術的引入，提高了主動配電網對不同來源的大量數據的處理能力，可匯集配電網、交通網等多種能源網絡的運行數據，提升配電網的運維管控能力。

填補綜合能源服務短板。傳統配電網無法支撐配電網側多樣化的售電業務和增值服務需求，主動配電網則可支持構建綜合能源服務平臺，支持配電網各主體間的信息交互和能源交易。

市域公共碼頭（城東作業區）岸電。

《中國電業》:主動配電網是嘉興城市能源互聯網工程項目的主體，共涵蓋交直流互換站、源網荷儲系統平臺和并網設備改造三個項目。這其中有怎樣的技術亮點和創新？

田世明:采用基于高密度分布式電源的柔性互聯技術，不同區域通過柔性直流互聯，實現潮流靈活控制和功率互濟。此外，柔性換流站兼具STATCOM（靜止同步補償器）和有源濾波功能，為系統提供動態無功支撐、動態電壓調節、諧波治理等功能。

以多端口電力能量路由器為核心的交直流混合電網結構實現了系統中多類型電源和負荷的互聯互通，可提高系統供電可靠性并為可再生能源提供更多的消納通道。

集中式、分布式電能生產與存儲一體化等多種類型的儲能技術協同，可有效促進可再生能源消納、平移可再生能源波動、提高系統的供電可靠性和電能質量。

構建能源大數據共享平臺，由基于云計算的分布式發電資源平臺、建筑能效管理平臺、低碳交通管理平臺、智慧家居用能管理平臺、供需互動協同管理平臺等五個服務平臺構成。

打破現有條塊分割式能源供需管理體系，嘉興城市能源互聯網形成了提供清潔能源消納、企業能效診斷、智慧用能和綠色交通服務等能力的綜合能源管理體系。

《中國電業》:基于主動配電網為依托建成的城市綜合能源服務體系有什么樣的特點？

田世明:城市綜合能源服務體系通過多能源聯合調控的主動配電網技術，實現能源的配給和綜合利用。城市綜合能源服務體系在能源生產與消費、能源傳輸、綜合能源管理和服務模式等方面具有鮮明的特色。

在能源生產與消費方面，產銷一體化的用戶更具柔性和調節能力，隨著新能源滲透率不斷提高，城市能源互聯網具有局部自平衡能力。

在能源傳輸方面，采用主動配電網作為能源傳輸配送的主要載體，具備拓撲結構靈活、潮流可控、設備利用率高等優點。

在能源綜合管理方面，構建大數據平臺實現多源數據的匯集和共享，支持能源生產、傳輸、消費等全過程的數據存儲、分析、挖掘和管理。

在服務模式方面，城市綜合能源服務體系為能源全壽命周期提供優化控制決策服務，探索能源互聯網運營商業模式，為城市能源互聯網的參與主體提供互動服務和多樣化增值服務、為社會提供公共服務。

《中國電業》:城市綜合能源服務體系有哪些可推廣的商業模式？

田世明:城市綜合能源服務體系將消費者作為核心，商業模式可以分為能源產品交易、能源資產服務、能源增值服務三大類。

能源產品交易的商業模式：構建多能源產品交易平臺，支持電能零售、售氣、供熱、電動汽車投資與運營等能源交易，滿足多樣化的電力供需。未來，能源產品交易平臺還可以開展延伸的金融交易和服務。

能源資產服務的商業模式：構建能源資產服務平臺，提供能源資產的代理運營服務，能源資產的開發和交易、能源資產證券化的互聯網金融、能源資產的電子商務、能源運維服務等商業服務。例如多能源一體化供應和綜合能效一體化的綜合能源托管服務、與大型企業用戶形成利益共同體的項目化企業商業模式、融合電網公司、供應商和政府支持的多贏合作的平臺化商業模式。

能源增值服務的商業模式：包括基于大數據技術的用能咨詢、能效產品銷售、新能源汽車市場、節能解決方案和O2O（線上到線下）商業消費等增值服務。例如，提供能效管理、用能診斷、需求響應、設備維護等多元化服務，提供從電能到綜合能源生產、供應、服務等一系列綜合解決方案等。