主动配电网:分割式能源供需管理体系“破壁”——专访中国电科院用能所副总工程师田世明

本刊记者 周倜然

《中国电业》:近年来，微网、增量配网、多能互补、能源互联网等很多新概念和技术出现，很多智能电网发展的核心动力和源头都来自于配电网。配电网之所以在电力系统更加受到关注，有什么主要驱动力？

田世明:世界各国为应对气候变化、保障能源安全，日益重视发展清洁能源和提高能源利用效率，智能电网是在此需求驱动和新能源、新材料、新技术的驱动下而产生的。配电网承接电网和用户，配电网智能化是智能电网的重要环节，备受关注。

其一是提高配电网服务能力的需要。配电网作为电力网中电能分配的环节，通常从变电站接收电能，并将其供给各类电力用户，是输电网与用户之间电力流动的关键纽带。为全面提高用户供电可靠性、不断提高供电服务质量，必须发展配电网技术，提高配电网智能化水平。

其二是适应分布式发电消纳的要求。分布式电源的接入使传统配电网从辐射形网络变为遍布中小电源和用户的互联网络，对传统配电网产生了重大的影响。为消纳更多的分布式新能源，避免新能源间歇性等因素对配电网供电可靠性的不利影响，充分发挥配电网供需多元化可控资源的作用，主动配电网、智能配电网等概念和技术应运而生。

其三是电动汽车新型用电方式的要求。随着电动汽车技术逐渐走向成熟，电动汽车是实施国家清洁替代和电能替代战略的重要举措。电动汽车是一种新型的用电装置，大规模集中使用对配电网安全运行和运行效率带来影响；同时这也是一种特殊的电源，可利用峰谷电价优惠政策，电网低谷时充电、高峰时放电，参与电网供需平衡。

其四是能源服务转型的需求。综合能源服务是一种新型的、为满足终端客户多元化能源生产与消费的能源服务方式，是靠近用户侧的新型服务业务。配电网作为电力系统最接近用户的环节，应加快实现配电网转型升级，适应售电侧市场化趋势，对推进电网企业向综合能源服务商转型、提高电网企业在综合能源服务市场的竞争力有重要意义。

《中国电业》:随着分布式电源渗透率越来越高，甚至出现倒流现象，配网面临什么样的挑战？对电网安全有多大隐患？

田世明:分布式电源接入后，配电网由辐射状网络变为多电源和多用户的互联网络，双向潮流为配电网带来了新的挑战。配电网作为电力系统电能分配环节，随着分布式能源渗透率的不断提高，配电网电能质量、倒送功率、运行效率等问题会愈发突出。

首先，潮流双向流动增加了供需两侧的不确定性，为供电可靠性带来挑战。分布式电源包括分布式光伏、分布式风电等电源类型，分布式电源的引入使用户从单向的电力消费者向电力产销者转型，在分布式电源出力高于用户自身负荷需求时，用户会向配电网反向供电，带来功率的反向流动。功率倒送现象将导致配电网功率波动加剧，供需两侧不确定性也可能引起电网电压越限、用电安全隐患。

其次，分布式能源的大量投入引起配电网备用能力配置问题。分布式能源发电的不确定性和用户产销者身份引发的负荷不确定性为配电网规划带来挑战，为保证配电网可靠运行，必须提高配电网备用容量，如何协调备用容量配置与电网经济性的矛盾关系，是配电网规划面临的难题之一。

《中国电业》:请您简要介绍下主动配电网的形态。

田世明:主动配电网是可以综合控制分布式能源（分布式发电、柔性负荷和储能等）的配电网，可以使用灵活网络实现潮流的有效管理，分布式能源在其监管和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。

与传统配电网不同，主动配电网具备一定比例的分布式可控资源、网络拓扑灵活可调，可观可控水平完善，可实现源网荷储多环节、多主体的协调优化管理。

《中国电业》：主动配电网解决了哪些传统配电网无法解决的难点？

田世明:基于主动配电网的形态和特征，可解决传统配电网资源配置、资源协调、资源管理和服务能力不足等问题，提高供电可靠性、分布式能源利用效率和配电网经济性。

优化配电网资源配置。传统配电网因为供需两侧不确定性导致备用容量和设备配置冗余，降低了系统经济性。未来配电网的可控可管水平提高，通过源网荷储协调优化技术、多样化的源荷控制技术，可灵活调节配电网网架结构和潮流流动，减少配电网备用容量，提高设备利用率。

提高配电网调控能力。传统配电网对源荷的调控能力不足，在未来配电网背景下，配电网与用户的交互能力提高，可采用多样化的需求管理和需求响应技术提高对用户的调控能力，采用电力电子技术实现对分布式新能源并网功率的控制，与负荷及储能调控技术配合，缓解分布式电源不确定性对配电网潮流波动、峰谷差和电能质量的影响。

改善配电网运维能力。配电网自身将产生大量的运行数据，分布式电源接入后，又增加了交通网络等其他系统的运行数据，传统配电网不具备大量数据资源的汇集、协调和管理能力。人工智能、大数据技术的引入，提高了主动配电网对不同来源的大量数据的处理能力，可汇集配电网、交通网等多种能源网络的运行数据，提升配电网的运维管控能力。

填补综合能源服务短板。传统配电网无法支撑配电网侧多样化的售电业务和增值服务需求，主动配电网则可支持构建综合能源服务平台，支持配电网各主体间的信息交互和能源交易。

市域公共码头（城东作业区）岸电。

《中国电业》:主动配电网是嘉兴城市能源互联网工程项目的主体，共涵盖交直流互换站、源网荷储系统平台和并网设备改造三个项目。这其中有怎样的技术亮点和创新？

田世明:采用基于高密度分布式电源的柔性互联技术，不同区域通过柔性直流互联，实现潮流灵活控制和功率互济。此外，柔性换流站兼具STATCOM（静止同步补偿器）和有源滤波功能，为系统提供动态无功支撑、动态电压调节、谐波治理等功能。

以多端口电力能量路由器为核心的交直流混合电网结构实现了系统中多类型电源和负荷的互联互通，可提高系统供电可靠性并为可再生能源提供更多的消纳通道。

集中式、分布式电能生产与存储一体化等多种类型的储能技术协同，可有效促进可再生能源消纳、平移可再生能源波动、提高系统的供电可靠性和电能质量。

构建能源大数据共享平台，由基于云计算的分布式发电资源平台、建筑能效管理平台、低碳交通管理平台、智慧家居用能管理平台、供需互动协同管理平台等五个服务平台构成。

打破现有条块分割式能源供需管理体系，嘉兴城市能源互联网形成了提供清洁能源消纳、企业能效诊断、智慧用能和绿色交通服务等能力的综合能源管理体系。

《中国电业》:基于主动配电网为依托建成的城市综合能源服务体系有什么样的特点？

田世明:城市综合能源服务体系通过多能源联合调控的主动配电网技术，实现能源的配给和综合利用。城市综合能源服务体系在能源生产与消费、能源传输、综合能源管理和服务模式等方面具有鲜明的特色。

在能源生产与消费方面，产销一体化的用户更具柔性和调节能力，随着新能源渗透率不断提高，城市能源互联网具有局部自平衡能力。

在能源传输方面，采用主动配电网作为能源传输配送的主要载体，具备拓扑结构灵活、潮流可控、设备利用率高等优点。

在能源综合管理方面，构建大数据平台实现多源数据的汇集和共享，支持能源生产、传输、消费等全过程的数据存储、分析、挖掘和管理。

在服务模式方面，城市综合能源服务体系为能源全寿命周期提供优化控制决策服务，探索能源互联网运营商业模式，为城市能源互联网的参与主体提供互动服务和多样化增值服务、为社会提供公共服务。

《中国电业》:城市综合能源服务体系有哪些可推广的商业模式？

田世明:城市综合能源服务体系将消费者作为核心，商业模式可以分为能源产品交易、能源资产服务、能源增值服务三大类。

能源产品交易的商业模式：构建多能源产品交易平台，支持电能零售、售气、供热、电动汽车投资与运营等能源交易，满足多样化的电力供需。未来，能源产品交易平台还可以开展延伸的金融交易和服务。

能源资产服务的商业模式：构建能源资产服务平台，提供能源资产的代理运营服务，能源资产的开发和交易、能源资产证券化的互联网金融、能源资产的电子商务、能源运维服务等商业服务。例如多能源一体化供应和综合能效一体化的综合能源托管服务、与大型企业用户形成利益共同体的项目化企业商业模式、融合电网公司、供应商和政府支持的多赢合作的平台化商业模式。

能源增值服务的商业模式：包括基于大数据技术的用能咨询、能效产品销售、新能源汽车市场、节能解决方案和O2O（线上到线下）商业消费等增值服务。例如，提供能效管理、用能诊断、需求响应、设备维护等多元化服务，提供从电能到综合能源生产、供应、服务等一系列综合解决方案等。