新型電力系統發展下的配電網規劃探究

鮑一搏，鐘 源

（國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司，江蘇 宿遷 223800）

碳排放作為導致全球環境問題的重要原因，已經在國際范圍內得到了廣泛關注。目前，多國已制定了“碳達峰”“碳中和”等減排目標，并將這些指標的應用提升至國家發展戰略的層面。隨著新能源的大規模接入及其在配電網中所占比例不斷提高，新能源對電網穩定運行的影響日益凸顯。對于電力系統而言，這既是一項重大機遇，同時也帶來了諸多挑戰。因此，在新型電力系統發展下，對配電網的規劃問題進行研究具有十分重要的意義。

1 新型電力系統技術及配電網概述

1.1 新型電力系統技術的主要特點

在“碳達峰”“碳中和”、新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展的背景下，我國電力企業應將能源電力安全視為基本條件，以滿足經濟社會發展用電需求為核心目標。為實現新能源消納，電力企業需要推進現代智慧配電網建設發展，堅持以“清潔低碳，安全可控，靈活高效，智能友好，開放互動”作為智能電網的核心理念，以“源網荷儲互動”為支撐，構建一個新型的能源體系。具體特點如下：

1.發電側。當前，新能源已經演變為主流能源之一，擁有高占比、高質量和廣闊市場前景。然而，在其大規模接入的過程中，穩定性問題成為制約發展的瓶頸。為解決這一挑戰，電力系統需要采用低碳技術，并承擔輔助調控的角色，以確保電網正常穩定運行。

2.電網側。新能源大規模接入和柔性電網的推廣導致電網表現出更多電氣電子特性，動力學行為也發生了變化。隨著分布式能源的引入，傳統的集中式電網已不再適用，電力系統結構將發生巨大變革。為了適應不斷增長的能量需求，電力企業提高電網的適應性和靈活性至關重要。

3.負荷側。在新的電力系統中，通過用戶側響應和需求側管理，電力企業和用戶可以共同實現電網的平衡和優化。通過建立有效的激勵機制，引導用戶根據電網需求進行合理用電，并利用智能家居、儲能技術等手段來實現能源的高效利用。同時，負荷側的響應也將對電力系統的規劃和設計產生影響。

1.2 新型電力系統下配電網規劃設計標準

我國目前的國家標準體系包括國家標準、行業標準、地方標準和企業標準。在配電網領域，隨著我國對城市規劃建設的高度關注，一系列規劃與設計規范相繼發布[1]。據不完全統計，我國已制定了343 項關于配電網規劃和設計的技術規范，其中包括53 項電力網規劃標準和229 項電網規劃設計標準。這些標準分為4 個主要類別，共涉及9 個項目，其中電源接入類別共有52 條標準，具體標準數據見表1。

表1 我國現行配電網規劃設計相關技術標準

在數量方面，配電網設計涉及的設備類型繁多，專業領域廣泛，因此相應的標準數量較大。然而，就數據計算而言，相關標準較尚且不完整。為確保電網規劃水平、電源負載訪問水平和數據計算水平的標準化，電力企業必須進行更新和強化。

2 新型電力系統下配電網規劃存在的問題

2.1 負荷側管理問題

新型電網環境為配電網規劃與設計帶來了多方面的挑戰，其中負荷側管理成為影響電網安全和經濟運行的關鍵因素。首先，電力企業應詳細分析用戶端的需求。隨著太陽能、風能等分布式能源在新一代電網中的廣泛應用，負荷側供電具有更為復雜和不確定的特點。傳統的配電網絡規劃主要以負荷側的負荷為基礎，然而，新一代配電網絡呈現出明顯的時間、空間波動和隨機特征。

其次，負載端的管理涉及接入和有效管理分散的能源。隨著我國新一代電力系統中分布式電源比例的增加，中小功率設備接入配電網絡的情況日益普遍，因此，對其進行有效的負荷側管理顯得尤為迫切。傳統的配電網絡規劃在考慮分布式電源（DG）接入和管理需求方面存在不足，容易導致負載過載、電壓失穩等問題。為確保電力系統的安全穩定運行，必須合理管理其接入，并結合用戶行為與能量管理技術，提升系統的柔性。

2.2 儲能設備規劃問題

新型儲能設備的出現為新型配電網絡的優化設計提供了新思路，但同時也帶來了一系列新的問題和挑戰。能量存儲設備需要在容量和功率之間取得平衡。在新一代電網中，儲能裝置的規劃必須全面考慮各種影響因素，包括負荷、電源容量、以及分布式電源的波動等。若處理能力過大，就可能導致資源浪費。因此，設計人員在對儲能裝置進行優化設計時，需要進行對其負荷和能量分配的精確分析，以確定最優的存儲容量和能力[2]。

在能量儲存設備的設計中，需考慮儲存模式的選擇問題。目前市場上已有鋰離子電池、鉛酸電池、超級電容器等。設計能量存儲設備時，電力企業需要全面考慮能量密度、功率密度、使用壽命以及費用等多個因素，以選擇最適合的存儲模式。

3 新型電力系統發展下配電網規劃改進策略

新能源大規模接入電網后，源網荷三方能流融合程度持續提升，能量雙向流通層次不斷加深。與傳統的配電網規劃相似，該新配電網在應用場景、規劃目標及約束條件下，依據規劃目標運行特性，構建能夠準確描述其運行特性的數學模型，并對其進行優化求解，得到滿足目標（限制）的規劃方案。電力企業應針對新能源發電系統的特點，從規劃目標角度，將其分為發電-輸電規劃、發電-網側-負荷側-儲能側規劃、多能流協同規劃三個基本規劃環節，以滿足新能源發電的需求。發電-輸電規劃旨在提高傳輸網絡的容量，以更好地滿足新能源的高滲透率。發電-網側-負荷側-儲能側規劃目標是強化網側-負荷側的能力，以滿足不同用戶對差異化負荷的需求。多能流協同規劃旨在提高新能源多能互補的容量[3]。配電網規劃的基礎模型是新一代配電網規劃方式的基本要求。在確保前置條件滿足的基礎上，技術人員必須有針對性地調整決策變量、約束及目標函數。基于我國新型電力系統的發展現狀，下文以某市一大型電力企業為例，提出幾項配電網規劃的優化策略。

3.1 升級部分企業標準與團體標準

在新型電力系統的發展背景下，為確保電力企業的安全與健康發展，電力企業有必要升級一部分企業標準和團體標準。在已有的標準編制架構基礎上，吸納各方力量，共同參與新的產業標準或國家標準的制定，最終形成一套相對完善和統一的新型電力系統規劃與設計準則，以確保新型電力系統的可持續發展，保障電力系統的安全穩定運行。通過標準的更新和完善，電力企業可以有效提升配電網的規劃效果和運行安全性，進一步滿足電力企業的安全要求。

該電力企業在新型電力系統的發展背景下，積極響應并采取措施。他們意識到有必要升級企業標準與團體標準，以確保自身的安全與健康發展。為此，該企業與相關企業合作，共同修編新的行業標準和國家標準。通過整合多方資源，該電力企業形成了一套更綜合和統一的規劃設計標準。這套標準不僅促進了新型電力系統的可持續發展，也確保了該電力企業在新的環境下的安全運營。

3.2 完善源荷接入類規劃設計標準

在新型電力系統的發展背景下，為了確保配電網的規劃效果和運行安全性，電力企業需要完善現有的源-荷界面水平設計標準。當前，我國在分布式電源和用戶接入方面的技術標準已相對成熟，然而在規劃和設計層面仍存在一些缺陷。因此，有必要對現有標準進行進一步的完善與補充。

該電力企業管理層經分析研究后，在源荷接入類的規劃設計標準方面進行了改進和完善[4]。為了提高配電網的規劃效果和運行安全性，他們采取了三項措施：首先，在深入規劃設計的過程中，對電力接入配電網絡體系的設計以及高、低電壓用戶的配電網絡標準進行了詳細的界定。這確保了規劃方案的科學性和實用性，為后續的施工和運行管理提供了有力支持；其次，在典型接入系統的設計中，電力企業應根據自身情況提出了一系列具有代表性的接入方案，并詳細說明了它們的具體應用領域。這些方案綜合考慮了不同地區的實際情況，包括地形、氣候、用電需求等多種因素，確保了方案的針對性和有效性；最后，為了對配電網規劃方案進行全面的技術經濟評價，該企業建立了綜合評價機制。評價內容主要包括安全性、經濟性、互動性和可持續性等多個方面，確保了規劃方案的可行性和優越性。

3.3 加強配電網的可擴展性規劃

在新型電力系統下的配電網規劃中，靈活性和可擴展性的設計是至關重要的。隨著電力系統的變革和能源轉型，配電網需要具備靈活性和可擴展性，為了滿足不斷變化的供需關系和市場需求，技術人員需要采用靈活且可擴展的設計思想，利用模塊化方法（見圖1）和可編程的控制系統。通過模塊化思想，配電網絡被劃分為多個獨立工作的模塊，以滿足不同的需求。同時，該系統還能根據實際工作環境進行配置與優化，以實現對電力系統的柔性管理和控制。

圖1 模塊化設計

首先，在該電力企業的實踐中，他們在新型電力系統中采用了模塊化設計和可編程控制系統。通過將配電網劃分為獨立的模塊，電力企業能夠更靈活地調整系統以適應多樣的能源資源和負荷需求[5]。與此同時，運用可編程邏輯控制技術，電網企業能夠基于具體的運行狀況，實現靈活的調度與優化。

在進行配電網設計時，應充分利用多能互補的特性。構建靈活的能源系統是實現多能互補利用的一種重要手段，技術人員可使用一種靈活的能源架構，通過考慮能源的互補和交互作用，實現多能源互補。結合該電力企業的實踐經驗，還可以采用高通信帶寬和靈活配置的通信網絡，以滿足日益增長的數據和控制交互需求。同時，該企業選擇了高度可擴展的設備，使得在用戶需求增長時系統可以輕松擴展。

4 結語

在新型電力系統發展背景下，綜合考慮碳排放問題已成為全球環境保護的關鍵，因此，電力企業必須不斷改進配電網的規劃設計標準和模式。此外，新型電力系統下的配電網規劃還需要充分考慮新能源接入、負荷管理和儲能設備等諸多因素。通過升級標準、推動智能化建設以及強化可擴展性規劃，電力企業可以更好地適應新型電力系統的發展需求，以實現清潔、高效、穩定的能源供應，從而更好地適應新型電力技術和電力市場的快速變化。