引 言

2006年，國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議配電及分布式發(fā)電委員會(huì)成立了C6.11工作組，該工作組在 2008年首次提出了主動(dòng)配電網(wǎng)的概念。主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN）的基本含義為：可將發(fā)電機(jī)、分布式能源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置等進(jìn)行主動(dòng)控制；配電網(wǎng)運(yùn)行人員可以根據(jù)電網(wǎng)靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)改變潮流的分布；分布資源可以根據(jù)需要向系統(tǒng)提供輔助服務(wù)支持 [1]。面對(duì)資源緊缺的現(xiàn)狀，主動(dòng)配電網(wǎng)一經(jīng)提出，就得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者甚至政府的高度重視。截止到 2013年，包括德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等 11個(gè)國(guó)家先后開(kāi)展了 24個(gè)創(chuàng)新性的ADN項(xiàng)目[2]，我國(guó)也密切關(guān)注ADN技術(shù)的發(fā)展，并先后于 2012、2014年設(shè)立了兩個(gè) 863項(xiàng)目，在佛山、貴州、廈門(mén)等地建立了示范工程。文中分別從主動(dòng)配電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要差別、當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)以及一些合理的解決方案三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的主要差別

主動(dòng)配電網(wǎng)接入了大量的分布式能源，其運(yùn)行方式靈活多樣，相對(duì)于傳統(tǒng)配電網(wǎng)有很大差別。

1.1 負(fù)荷不確定性

傳統(tǒng)電網(wǎng)(TDN) 依賴(lài)不斷擴(kuò)大的電網(wǎng)容量，利用較大的電網(wǎng)容余度來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)荷的不確定性，即單一通過(guò)供電側(cè)解決負(fù)荷的增加問(wèn)題，整個(gè)中低壓配電網(wǎng)可視為電力系統(tǒng)的 被動(dòng)負(fù)荷。隨著分布式能源的不斷接入，配電網(wǎng)中電源不再單一， 大量分布式電源可參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。ADN 主要采用主動(dòng)管理技術(shù)，通過(guò)主動(dòng)電壓調(diào)整、主動(dòng)潮流管理及需求側(cè)管理等方式， 有效減少負(fù)荷波動(dòng)及負(fù)荷增加對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及容量的影響。

1.2 保護(hù)策略

在 TDN 中電流為單向流動(dòng)，而在ADN 中含有大量分布式電源，電流有可能會(huì)雙向流動(dòng)，導(dǎo)致 TDN 中的保護(hù)方案在ADN 中不適用。配網(wǎng)保護(hù)在ADN 中面臨很多新的問(wèn)題，如自動(dòng)開(kāi)關(guān)之間的配合，開(kāi)關(guān)與熔斷器之間的協(xié)調(diào)及部分區(qū)域有可能會(huì)發(fā)生孤島運(yùn)行等。文獻(xiàn) [3] 通過(guò)收集所在線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 利用后臺(tái)處理判斷線路故障并控制保護(hù)動(dòng)作。

1.3 需求側(cè)管理

ADN 中具有大量的分布式電源、分布式儲(chǔ)能及可控負(fù)荷。

(1) 分布式電源主要包括風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源 ；

(2) 分布式儲(chǔ)能一般包括鉛酸電池、飛輪儲(chǔ)能等；

(3) 可控負(fù)荷一般包括電動(dòng)汽車(chē)、空調(diào)等。

由于在ADN 中可調(diào)資源較為豐富，其容量相對(duì)于配電網(wǎng)占比已相當(dāng)可觀，因此可以利用主動(dòng)控制在保證電網(wǎng)安全的前提下，盡可能增加新能源的消納，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

1.4 資產(chǎn)管理

配電網(wǎng)處于電網(wǎng)末端，擁有龐大的資產(chǎn)設(shè)備，TDN 中對(duì)于資產(chǎn)的管理主要以安全、技術(shù)為指導(dǎo)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善、環(huán)境污染壓力的不斷增加以及電力市場(chǎng)的逐漸完善，各電力公司之間的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)越來(lái)越激烈，因此促使各大電力公司開(kāi)始注重資產(chǎn)管理，其資產(chǎn)管理的理念已從比較單一的以電網(wǎng)安全、技術(shù)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合考慮安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素的綜合管理。對(duì)于ADN 的資產(chǎn)管理要求建立比較完善的資產(chǎn)全壽命周期管理體系，提高資產(chǎn)利用的效率和質(zhì)量。

2 面臨的挑戰(zhàn)

主動(dòng)配電網(wǎng)作為一種新興的配電網(wǎng)架構(gòu)，可以較好地消納可再生能源，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，但在實(shí)際項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中遇到了眾多挑戰(zhàn)。

2.1 配電網(wǎng)網(wǎng)架基礎(chǔ)薄弱

目前我國(guó)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，截止到 2014 年，在國(guó)網(wǎng)公司轄區(qū)內(nèi)配電自動(dòng)化總體的覆蓋率為 20%[3]，僅僅是在個(gè)別一線城市配電網(wǎng)可以做到可觀可控，因此建設(shè)ADN 需要投入較大的資金去完善配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備。另外我國(guó)配電網(wǎng)電壓序列一般為110/35/10/0.4 kV，相對(duì)于國(guó)外 400/225/20/0.4 kV（巴黎），在電纜運(yùn)行溫度、安裝空間及電纜使用壽命等多方面均處于劣勢(shì)。再次從配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前北京配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)僅相當(dāng)于國(guó)際一流城市 80 年代的水平，因此我國(guó)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)仍需做進(jìn)一步研究。

2.2 電力市場(chǎng)未開(kāi)放

我國(guó)的上網(wǎng)電價(jià)仍然實(shí)行政府定價(jià)方式，基本上所有的發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)都采用單一電量電價(jià)方式，但不同的發(fā)電方式其上網(wǎng)電價(jià)水平存在差異，其中水電最低，其次是煤電、核電、氣電、生物質(zhì)發(fā)電，風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏等上網(wǎng)電價(jià)則相對(duì)較高。由于政府主導(dǎo)電價(jià)，其價(jià)格幾乎不變，因此 ADN 中各響應(yīng)資源由于獲得的收益較小，無(wú)法參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。我國(guó)現(xiàn)階段也在積極推進(jìn)電力改革，電力市場(chǎng)的建設(shè)也在穩(wěn)步推進(jìn)，只有建立完善的電力市場(chǎng)，主動(dòng)配電網(wǎng)才能得到較大發(fā)展。

2.3 利益主體目標(biāo)不一致

主動(dòng)配電網(wǎng)主要牽連到多方利益，如電力企業(yè)、用電服務(wù)商、分布式能源投資商、配電網(wǎng)居民用戶(hù)及社會(huì)利益（主要是環(huán)境利益）等。

(1) 電力企業(yè)需要在保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下， 提高系統(tǒng)運(yùn)行效率并獲得收益；

(2) 用電服務(wù)商則通過(guò)各種技術(shù)手段為用戶(hù)或者電力公司提供各種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方案，用戶(hù)或者電力公司給予一定的經(jīng)濟(jì)回報(bào)；

(3) 分布式能源投資商則盡可能提高儲(chǔ)能裝置的利用率或者分布式發(fā)電的上網(wǎng)率；

(4) 居民用戶(hù)通過(guò)參與用電服務(wù)商提供的需求側(cè)響應(yīng)方案進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)節(jié)，并獲得一定的電價(jià)補(bǔ)償或直接的經(jīng)濟(jì)收益 ；

(5) 社會(huì)利益是指電力系統(tǒng)要盡可能多的接納可再生能源，減少污染物的排放。

由于每個(gè)參與的主體所考慮的出發(fā)點(diǎn)不同，因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)造成難以協(xié)調(diào)各方利益，導(dǎo)致項(xiàng)目難以推進(jìn)的局面。

3 發(fā)展建議

為了達(dá)到開(kāi)放互動(dòng)、安全可靠、清潔環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì)的智能電網(wǎng)目標(biāo)，立足我國(guó)電力發(fā)展實(shí)際，提出了一些建議。

3.1 加快推進(jìn)電力市場(chǎng)建設(shè)

完善的電力市場(chǎng)是大力發(fā)展主動(dòng)配電網(wǎng)的前提，只有通過(guò)動(dòng)態(tài)電價(jià)才能最大限度的發(fā)揮主動(dòng)配電網(wǎng)主動(dòng)控制、主動(dòng)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。電網(wǎng)的建設(shè)容量以往取決于電網(wǎng)峰值負(fù)荷，每年電網(wǎng)的峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)段往往較短，因此會(huì)造成全年設(shè)備負(fù)荷率較低的問(wèn)題，通過(guò)主動(dòng)配電網(wǎng)可以有效減小電網(wǎng)的峰值負(fù)荷與峰谷差，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

3.2 加強(qiáng)需求側(cè)管理

智能電網(wǎng)最鮮明的特點(diǎn)是 源- 網(wǎng)- 荷- 儲(chǔ) 之間信息的雙向交互，其中 荷- 儲(chǔ) 為需求管理的范疇。分布式電源、分布式儲(chǔ)能及用戶(hù)可控負(fù)荷容量的增加，特別是電動(dòng)汽車(chē)的興起，使得用戶(hù)可控負(fù)荷的容量迅速提高。2013 年美國(guó)全年的需求響應(yīng)資源滿足了 7.2% 的峰值負(fù)荷，約為 7 200 MW[4]。

3.3 加強(qiáng)資產(chǎn)管理

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度放緩，電力需求增長(zhǎng)也隨之變慢，電力企業(yè)要提升盈利能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)社會(huì)責(zé)任的關(guān)鍵是資產(chǎn)管理技術(shù)。如對(duì)設(shè)備的健康狀況跟蹤，提前預(yù)防故障，或是進(jìn)行有針對(duì)性的保養(yǎng)以提高其使用年限。另外也可以采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)降低配電網(wǎng)的線損率。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文首先介紹了主動(dòng)配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的主要區(qū)別，其主要是從應(yīng)對(duì)負(fù)荷的不確定性、保護(hù)策略、需求管理、資產(chǎn)管理四方面進(jìn)行闡述。其次，結(jié)合我國(guó)實(shí)際分別從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電力市場(chǎng)、參與主體三個(gè)角度，討論了當(dāng)前主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)所面臨的挑戰(zhàn)。最后給出應(yīng)加快推進(jìn)電力市場(chǎng)建設(shè)、加強(qiáng)需求管理建設(shè)、加強(qiáng)資產(chǎn)管理三條建議。每一次技術(shù)的變革都會(huì)遇到眾多挑戰(zhàn)，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)會(huì)變得更加安全、穩(wěn)定、清潔、高效。