訪談專家

劉東【上海交通大學電子信息與電氣工程學院長聘教授】

徐丙垠【山東理工大學智能電網研究院院長】

馬士聰【中國電力科學研究院有限公司電力系統研究所副所長】

劉健【國網陜西電力科學研究院副院長】

目前國內外現代智慧配電網發展出現了哪些新態勢？

劉東：配電網是實現能源轉型的重要支撐點，“雙碳”目標驅動的新型配電網將發生重大變革，其作用比以往任何時候都更加重要。配電網的有源化屬性、網格化結構、交直流混聯、智能化運維代表未來配電網的發展方向，能夠實現電力用戶的靈活互動、配電網雙向潮流的主動控制、支撐輸電網協同調控。相較傳統配電網，現代智慧配電網對分布式新能源的并網消納更為高效。

歐洲新能源占比高，碰到問題要比我們早，其早已開始關注如何改變配電網的控制方式，實現控制水平、方法的提升。我國大規模發展新能源，建立現代智慧配電網將是一個非常重要的著力點，通過技術和機制創新，可以把配電網從傳統單向供電的電網轉變成可以感知電網運行狀態、進行主動調節與控制的現代智慧配電網。

在配電網技術上，國家電網、南方電網以及高校等科研單位產-學-研-用協同攻關，初步建立了以“全局互動—區域互濟—源網互助”為特征的有源配電網協同控制與優化技術體系，并研制了我國自主知識產權的有源配電網協同控制系統及系列控制裝置，突破了復雜不確定性智能配電網優化規劃、安全運行以及故障處理的技術瓶頸，為現代智慧配電網的建設打下了較好的技術基礎，但是，全面建成現代智慧配電網任重道遠，需要砥礪前行，不斷探索實踐。

徐丙垠：隨著新能源發電比例的不斷提高，未來新型電力系統中的配電網地位舉足輕重，或許將成為主角。在羅馬剛剛結束的第27屆國際供電會議（CIRED2023）上，據意大利配電公司總經理Antonio Cammisecra介紹，來自8個國家13個配電公司的調查結果表明，目前配電網注入的電量比例為22%，2050年將提升至66%。

隨著配電網中分布式電源、儲能裝置滲透率的不斷提高，配電網更容易實現功率就地平衡。未來配電網可隨時在大電網停運時，以計劃孤島/微電網的形式給當地負荷供電，對于電力系統抵御自然災害與戰爭的破壞、提高配電網韌性具有重要的意義。

馬士聰：國內外主要國家都在積極發展新能源，快速建設分布式電源，配電網呈現高比例新能源、高比例電力電子化、電氣化負荷快速增長等特征。在新型能源體系和新型電力系統建設需求下，配電網的作用定位和關鍵特性將發生深刻變化。

從新型電力系統的演化進程可見，未來電力需求將至少翻一番，對電網輸送和配置能源電力的作用和能力將有更高的要求，配電網絡從被動配送網絡向主動平衡區域電力供需、支撐能源綜合利用的資源配置平臺轉變；向上作為參與主網調控和交易的主體，向下作為虛擬電廠、分布式電源和綜合能源系統、用電負荷和儲能等市場參與主體的交易和調控平臺，實現自治、平衡與安全。簡而言之，“配電網主網化”趨勢越來越明確，將呈現更強的“系統化”特征，配電網將轉型為配電系統，交直流混聯配電網、微電網、直流配電網等多種形態并存，要求其具備靈活配置與自治平衡能力，成為電力就地配置與供給的核心基礎平臺。

在“雙碳”目標下，配電網升級面臨哪些挑戰，前景如何？

馬士聰：既然配電網主網化，那么主網中存在問題也將出現在配電網中，比如，功角問題、頻率問題、電壓問題等。我們就不能只關注配電網的供電可靠性和電能質量等問題。對于配電網，未來應該稱之為“配電系統”，因為其已經具備了主網的特性——有源、有荷、有網、有儲。而且，配電網中利益主體多元，虛擬電廠、負荷聚合商、產消者等等不斷涌現，電源類型、負荷類型也日益豐富，參與的主體多種多樣，因此，配電系統的運行和管理要遠比主網復雜，面臨安全性、充裕性、經濟性、可靠性以及體制機制等各方面挑戰。

徐丙垠：常規的配電自動化系統主要針對中壓配電網的監控與故障處理，很少覆蓋低壓配電網，幾乎不涉及負荷側，難以實現分布式電源管理、虛擬發電廠、需求響應等高級應用功能，也不能為其他系統提供配電網的全景數據。

目前的配電自動化系統是一個主從式集中控制系統，對于解決好終端之間的對等通信與數據安全交換問題、支持分布式自治控制功能尚沒有形成強大的能力。現代智慧配電網是配電自動化系統的擴展、升級與提高，具備良好的安全性與開放性，能夠更好地支持面向智能配電網與主動配電網的各種應用，是配電自動化系統發展的新階段。配電網升級會直接帶動傳感器、電力二次設備以及信息通信（ICT）產業的發展。更重要的是，未來的電力物聯網提供一個安全開放的數據交換、運行控制與管理平臺，將電力設備、電力運行人員與用戶隨時隨地連接起來，將推動分布式發電、儲能、電動車、智能家電、數據分析服務、系統運維服務、電力系統調峰輔助服務、電力交易服務、高效綜合能源利用等新設備、新業務、新商業模式的發展，會圍繞電力系統形成一個巨大的產業鏈。

目前不同地區的配電網升級應如何展開？

劉健：對于一些負荷密度很低的偏遠地區，建設中壓交流配電網滿足零星用戶的生活用電需求顯得非常不經濟，因其不僅供電半徑很長使電壓質量難以保障，線路損耗很高，而且線路總長度很長，往往還需要跨越高山和河流，故障率較高，維護工作量也很大，但是售電回報卻很低。

當儲能技術進步到一定程度以后，在充分權衡技術經濟性的基礎上，對于負荷密度很低的偏遠地區，電網企業可以探索建設基于儲能的低壓直流微電網，并采用光伏等分布式電源充電實現就地能量平衡的供電模式，解決超長中壓交流配電線路帶來的問題。

從商業模式上，電網企業的配電業務可以向協助用戶建設基于儲能的低壓直流微電網，并提供儲能元件的充放電管理服務轉換。隨著儲能技術的逐步成熟，基于儲能的低壓直流微電網與電動汽車一樣，必然會受到用戶的青睞。

馬士聰：東部發達地區的配電網主網化特征將越來越明顯。中西部地區目前主要還是在電源端發力，但未來也會步入配電網主網化的階段，需要提前籌劃，早做準備。

新型電力系統下，配電系統有哪些創新技術、政策機制和商業模式？

劉東：在傳統配電網中解決配電自動化關鍵問題，在有源配電網中解決新能源并網帶來的能源消納難題，面向未來解決配電網數字孿生的信息物理融合問題，是我一直關注的三大問題。配電網數字化轉型是現代智慧配電網建設的信息支撐，而數字孿生是其中的技術核心，在電力行業全流程都有巨大的應用潛力，數字孿生技術將在配電網設備狀態診斷與預測、生產業務調試、配電網發展規劃、配電網運行分析與控制等方面有更多應用實踐。數字孿生技術將在真實物理空間和虛擬數字空間搭建‘信息—物理—人’交互的系統，創造新型配電網的“元宇宙”。配電網數字孿生技術的重點不在于打造外表的三維展示效果，更重要的是能在虛擬數字空間中實現對未來發展趨勢的推演，而要實現配電網不同應用場景下的孿生推演，則要重點攻關配電網和相關設備的信息物理融合建模、多時間尺度仿真與形態演進技術。

劉健：基于儲能的低壓直流微電網是未來配電網的主要形態。

儲能技術的進步會對配電網的形態產生革命性的影響。小規模功率型儲能技術的成熟，將對平抑新能源和負荷的間歇性與波動性起到重要作用，能大大提高并網型新能源的消納能力。而大規模能量型儲能技術的成熟，則有可能徹底改變配電網的形態，從傳統的中壓交流互聯型配電網發展成為基于儲能的低壓直流配電網，并且以分散式新能源補充能量實現自給自足，或采取換電方式補充能量。

徐丙垠：未來配電網是一個更加智能、靈活、主動的有源配電網，其對控制技術提出了更高的要求。現在發布的國際電工標準數據模型，主要覆蓋了變電站自動化、配電自動化與分布式電源等部分的應用，還有相當一部分應用沒有標準模型。

在網絡安全方面，相關技術需滿足公用網中終端與用戶的訪問需求，終端需具備邊緣計算功能，能夠實現分布式自治控制，終端之間能夠進行實時對等通信。

運用大數據與AI技術分析所獲取的海量感知數據，可以實現電力系統優化運行、電力設備故障預警與用戶行為分析、市場風險控制等高級應用，對提高電力系統的運行安全可靠性與運行效率、改善用戶服務質量具有十分重要的意義。

馬士聰：新型電力系統是一個各參與主體、各關鍵要素都能和諧健康生長的生態系統，是一個以電力系統為樞紐平臺的多行業和多能源耦合協同的信息物理社會巨系統，是一個以電力系統為平臺的新型能源體系。新型電力系統更是一個在現有電力系統基礎上新舊技術結合，用新政策法規、新體制機制、新標準規范、新產業基礎構建的賦予新理念的系統。新型配電系統的構建需要形態結構因地制宜，有輻射供電網絡、交直流混合、集中與分散式供電結合等多種形式；調控體系有集中式調控、分層分區管控模式，形成“可觀、可知、可調控、可交易”的平臺型主動配電網，為體制機制設計提供空間。

配電網升級有哪些需要堅持的原則，有哪些需要注意的問題？

劉健：大道至簡的智慧，對于配電網的研究與實踐也具有指導意義。在配電網建設過程中，將問題復雜化是最常見的錯誤做法，這不僅造成巨額浪費，也給運行和維護帶來困難。

由于配電網具有點多面廣的特點，不宜刻意追求復雜和時髦，要設法將復雜的問題簡單化,因為簡單容易可靠、可靠才能實用。在面向工程應用時，如果理論研究過于復雜、理想，也將脫離工程實際，但是完全靠經驗也不可靠，需要搭建起“學院派”和“經驗派”之間的橋梁，面向工程需要實實在在地簡化工程分析方法，使之便于工程師們使用，同時也確保得到的盡管不是“全局最優”，但卻也是令人滿意的工程實踐結果。

提高供電可靠性是配電網升級的關鍵所在，對配電網故障處理技術和管理措施要有全方位的解決方案。例如，在提升單相接地故障處理的實踐中我提出了“摸清家底、補齊短板、筑牢站內三道防線、站內站外協調配合、加強系統測試、提升管理水平”的36字“藥方”，看似簡單，但在工程實際應用中是完全可行和有效的。用簡單辦法解決配電網問題，打造簡單配電網，應該成為明確的原則。

徐丙垠：現代智慧配電網可以實現所有電力設備、運行管理人員和用戶的互聯互通，其中的終端與信息處理系統要做到即插即用；軟件設計應打破過去一個廠家包辦的封閉式做法，將應用軟件通過開放式應用程序接口訪問底層數據，使其像智能手機一樣，支持第三方App接入。

智慧配電網的建設離不開數字化。配電網數字化要采用IEC 61850標準，解決數字設備的即插即用與互聯互通問題。業界有種看法，認為IEC 61850太復雜，不適合用于配電網。這主要是基于變電站自動化應用IEC 61850的經驗與印象。事實上，應用IEC 61850的復雜程度取決于應用的規模及其所采用的通信影響協議。對于簡單的功能，IEC 61850的應用也很簡單。而且隨著多對多通信協議（MQTT）、點對點通信協議（CoAP）等物聯網協議的應用，IEC 61850的通信映射也更加直接、簡單。目前，IEC 61850在廣東電網配電自動化系統中已有較大范圍的應用，效果良好。國內的一些用戶側配電物聯網、光儲電站系統也有成功應用IEC 61850的案例。