配電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向

1、配電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)在配電網(wǎng)新設(shè)備、新系統(tǒng)及其智能化應(yīng)用。文章基于第23 屆國際供電會議(CIRED 2015)規(guī)劃分會(Session 5)(簡稱CIRED2015-S5)中的相關(guān)內(nèi)容以及圓桌 會議16(RT16)中的專題報告，首先介紹了目前配電設(shè)備和配電系統(tǒng)方面的技術(shù)進(jìn)展，并給出 了智能配電網(wǎng)理念在配電設(shè)備以及配電系統(tǒng)方面的一些實(shí)際應(yīng)用案例，然后介紹了交直流混 合配電網(wǎng)研究的最新進(jìn)展，最后概括介紹了歐盟及瑞典、挪威的智能配電網(wǎng)發(fā)展路線，旨在 使讀者能夠了解配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向的最新研究和應(yīng)用成果。0引言配電網(wǎng)是目前電力系統(tǒng)創(chuàng)新性發(fā)展最為集中的地方，大多數(shù)配電網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展都集中在配電

2、設(shè)備以及配電系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步方面，各種新材料、新元件和新系統(tǒng)都在不斷測試和試點(diǎn)應(yīng)用 中。這意味著在設(shè)計未來電網(wǎng)時要考慮其性能;就配電系統(tǒng)的運(yùn)行而言，這還意味著未來電 網(wǎng)的運(yùn)行需要有更高的資產(chǎn)管理水平，并且可以承受更大的運(yùn)行風(fēng)險。CIRED是國際上唯一致力于配電領(lǐng)域的傳統(tǒng)國際會議，共有6個分會：網(wǎng)絡(luò)元件、電能質(zhì)量、 運(yùn)行控制和保護(hù)、分布式能源、配電系統(tǒng)規(guī)劃和電力市場。其中配電系統(tǒng)規(guī)劃(CIRED2015-S5) 分會主要討論了 4個議題，包括風(fēng)險評估和資產(chǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、配電網(wǎng)規(guī)劃、規(guī)劃方法及 工具。本專題系列共有7篇文章，主要圍繞CIRED2015-S5的議題，從如何消納高占比可再 生能源角度介

3、紹當(dāng)前規(guī)劃技術(shù)的最新進(jìn)展。專題系列文章之一基于議題1歸納總結(jié)了各國配 電系統(tǒng)采用的風(fēng)險評估和資產(chǎn)管理策略，給出了配電網(wǎng)消納高占比可再生能源的風(fēng)險管控方 法。r 配電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的大致方向是：設(shè)備小型化、系統(tǒng)集成化、引入直流、更加智能化。本文 基于議題2著重探討和研究了配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向，以便于能夠更經(jīng)濟(jì)、安全和可靠地消納 高占比可再生能源。主要內(nèi)容包括：配電網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)2個層面的創(chuàng)新性技術(shù)發(fā)展;智 能電網(wǎng)理念在設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方面的實(shí)際應(yīng)用;交直流配電網(wǎng)未來發(fā)展的可行性和 有效性;歐盟及一些歐洲國家(瑞典、挪威等)的智能電網(wǎng)發(fā)展概要。1配電網(wǎng)在設(shè)備和系統(tǒng)方面的近期進(jìn)展隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配

4、電網(wǎng)的建設(shè)、規(guī)劃和運(yùn)行也在不斷改革創(chuàng)新，一些曾經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)的 功能在新的配電網(wǎng)條件下成為可能。相比于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)，未來的智能配電網(wǎng)成本更低、同 等容量的設(shè)備占地面積更小、自動化水平更高、效益更高、網(wǎng)絡(luò)市場化程度更高，有更多的 配電零售商參與到供電的管理工作中，整個配售電結(jié)構(gòu)都將發(fā)生巨大的變化。1.1配電設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展在規(guī)劃未來電網(wǎng)時必須考慮電網(wǎng)新元件和用電新設(shè)備帶來的新功能。CIRED 2015-S5提到在 未來電網(wǎng)中可能廣泛應(yīng)用的幾種技術(shù)，包括故障限流器(fault current limiters，F(xiàn)CL)、正交增 壓器(quadrature-booster，QB)和電纜。傳統(tǒng)的配網(wǎng)限流措施

5、通常包括網(wǎng)絡(luò)開環(huán)運(yùn)行、安裝高阻配變或升級現(xiàn)有的開關(guān)柜等幾種。故 障限流器FCL是一種新的保護(hù)裝置，目前主要有預(yù)飽和鐵芯FCL、超導(dǎo)FCL和電力電子FCL 3種，文獻(xiàn)4介紹了這幾種裝置的限流原理、成本、以及實(shí)現(xiàn)FCL與電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化連接在開關(guān)柜 和保護(hù)方面的要求。截至2015年，英國配網(wǎng)已經(jīng)安裝了 4臺FCL，并計劃到2017年再至少 增加5臺。2013年，英國GridON電網(wǎng)某33/11kV主站安裝了一臺10MVA飽和鐵心FCL，其 快速故障恢復(fù)能力使得該網(wǎng)絡(luò)能夠同時運(yùn)行3臺變壓器，而安裝FCL之前由于故障電流過高 而只允許兩臺變壓器并列運(yùn)行。來自GridON的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，在正常運(yùn)行時，與限流電

6、抗 器相比，F(xiàn)CL對網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)較低的阻抗;而在發(fā)生單相、三相故障甚至多重連續(xù)故障時能夠快速 有效的限制故障電流。所有分析和現(xiàn)場測試表明，雖然FCL的成本高于傳統(tǒng)限流措施，但具 有更為顯著的限流效果，能夠極大地提高配電系統(tǒng)的安全性和可靠性并且隨著FCL技術(shù)的 成熟，其成本會進(jìn)一步下降，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。正交增壓器QB不僅能夠提升電網(wǎng)的承載能力，而且可以平衡不同網(wǎng)絡(luò)間的潮流。文獻(xiàn)6 介紹了一個將QB應(yīng)用于33kV環(huán)網(wǎng)的案例，該案例對調(diào)整分接頭位置引起的電壓變化和負(fù) 載分配進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，QB能夠正常實(shí)現(xiàn)各種預(yù)想功能，同時還能夠提升電網(wǎng)的消 納能力，從而使得一臺70MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組能夠順

7、利上網(wǎng)。文獻(xiàn)7利用光伏發(fā)電輸出功率的波動對分級電壓調(diào)節(jié)器(step voltage regulator，SVR)抽頭切 換頻率進(jìn)行評估，并分析了光伏的容量和輸出功率波動平滑度對抽頭切換功率的影響。相對于架空線路，電纜具有供電安全、靈活和操作維護(hù)費(fèi)用少的優(yōu)勢，但是由于成本較高， 適宜于在中長期運(yùn)行條件下使用。在歐洲，瑞典是大規(guī)模使用電纜的典型代表，芬蘭某郊區(qū) 也因經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)暴，架空線路的安全性受到威脅而大量使用電纜。1.2配電系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)展除了設(shè)備層面，對配電網(wǎng)的優(yōu)化還體現(xiàn)在系統(tǒng)層面。以無功平衡為例，在高占比分布式能源 的條件下，傳統(tǒng)并網(wǎng)的大型機(jī)組逐漸變少，使得系統(tǒng)中無功電源不足，對此一般的做

8、法是安 裝無功補(bǔ)償裝置。文獻(xiàn)9提出了一種由配電網(wǎng)向輸電網(wǎng)供給無功功率的思路，該方法以發(fā) 電機(jī)的無功輸出、變壓器的分接頭位置、無功補(bǔ)償容量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等為決策變量來優(yōu)化 輸配電之間的無功交換功率。對傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化還體現(xiàn)在對儲能系統(tǒng)的控制和運(yùn)行 上。文獻(xiàn)10 主要討論了儲能裝置對電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行的各種影響，其中包括延遲電網(wǎng)的規(guī) 劃投資、削峰填谷、調(diào)節(jié)其無功輸出的大小以防止母線電壓驟降等;文獻(xiàn)11設(shè)計了一個配合 風(fēng)機(jī)發(fā)電的儲能裝置的控制運(yùn)行策略，在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場輸出電量最大化的同時可減小輸出功率 越限的風(fēng)險，以期在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下最大化地利用風(fēng)力資源。IEC 輸配電工作咨詢委員會組(Adv

9、isory Committee on Electricity Transmission and Distribution Task Force，ACTAD)總結(jié)了到2030年輸配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢和新興技術(shù)，最近的調(diào)查結(jié)果顯示， 盡管世界各地的發(fā)展路線不盡相同，但反復(fù)出現(xiàn)的關(guān)鍵詞都是直流輸配電網(wǎng))、可再生能源 以及特高壓交/直流輸電。ACTAD總結(jié)當(dāng)前在配電網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和新技術(shù)主要包括：鼓 勵低碳社會的國際/國內(nèi)政策、信息和通信技術(shù)、資產(chǎn)管理尤其是對那些電網(wǎng)老化設(shè)備的投 資策略)、符合電力系統(tǒng)要求的市場設(shè)計、管理機(jī)制以及廣域運(yùn)行方式等。ACTAD認(rèn)為，在未來1520年內(nèi)，配電網(wǎng)的發(fā)展特點(diǎn)將是更

10、加“主動”和“智能”，并且 可再生能源利用率更高，占比更大;兩者的重要性和實(shí)現(xiàn)程度取決于不同國家和地區(qū)的管理方式和政策，但為了社會的可持續(xù)發(fā)展而減小碳排放卻始終是重中之重。越來越廣泛的分布 式發(fā)電接入，為配網(wǎng)運(yùn)行帶來的變化主要體現(xiàn)在“主動”和“智能”這兩個方面。首先，由 于分布式發(fā)電輸送反向潮流需要電網(wǎng)具備相應(yīng)的電壓控制和解列措施，所以原來作為“被動” 負(fù)荷的配網(wǎng)現(xiàn)在對于整個輸配電系統(tǒng)而言變?yōu)椤爸鲃印钡牧?。其次，為了減小由于集成大量 可再生能源引起的電壓、頻率波動，需要在配網(wǎng)中增加SVC和大規(guī)模儲能裝置。英國智能電網(wǎng)論壇工作流7(GB Smart Grid Forum Work Stream

11、7, GB SGF WS7洞樣以2030為 時間節(jié)點(diǎn)、以英國配電網(wǎng)為例，構(gòu)建了一個研究電網(wǎng)發(fā)展的方法模型，見圖1。該模型首先 選取基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，分別以英國郊區(qū)和城市現(xiàn)狀電網(wǎng)為基準(zhǔn)，將當(dāng)前到2030年的發(fā)展路線劃分 為若干階段。其次，對每個發(fā)展階段應(yīng)用所定義的場景模式;GB SGF WS7定義了 2種發(fā)/用電 模式，不僅考慮最嚴(yán)峻的情形，而且考慮了包括可再生能源在內(nèi)的低碳技術(shù)。第三，分析電 網(wǎng)在所選擇場景下的表現(xiàn)，利用“用例”中定義的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)研究內(nèi)容，明確關(guān)鍵問題所在。“用例”是軟件工程術(shù)語，GB SGF WS7用其定義研究內(nèi)容以得到定性和定量的輸出，并作 為解決關(guān)鍵問題的分析基礎(chǔ)。最后，GB S

12、GF WS7定義了涉及運(yùn)行、規(guī)劃、商業(yè)和管制等方 面的24個關(guān)鍵問題，分別與配電網(wǎng)技術(shù)、主動用戶、全系統(tǒng)以及通信等其他技術(shù)相關(guān)，然 后針對關(guān)鍵問題給出解決方案。解決方案中則包括傳統(tǒng)的方法，如網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化建設(shè)和饋線上的 負(fù)荷分配;智能的方法包括主動配網(wǎng)管理(active network management，ANM)、儲能(electrical energy storage， EES)、故障限流、需求側(cè)響應(yīng)(demand side response， DSR)等。上述研究方法在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的每個階段反復(fù)進(jìn)行，直到找到一條可信的發(fā)展路線。盡管該模型 以英國配網(wǎng)為例，但還可應(yīng)用于研究其他具有類似特征的電網(wǎng)。

13、應(yīng)用吉米分爆淋w z 的應(yīng)用吉米分爆淋w z 的研突內(nèi)咨皆眼方案知號筋方案DSSt 四堆建設(shè)基準(zhǔn)悶磐I.I葬區(qū) 圮底宜月 口就市互聯(lián)電抑；2智能配電網(wǎng)理念在配電設(shè)備及系統(tǒng)方面的體現(xiàn)CIRED 2015-S5主要從定義和特征的擴(kuò)充和完善、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的評價以及實(shí)踐 應(yīng)用的展示等幾個方面來闡釋和評估智能電網(wǎng)這一理念。CIRED 2015-S5采用的評估智能電網(wǎng)項(xiàng)目有效性的方法是：一是對現(xiàn)有的智能電 網(wǎng)項(xiàng)目建立數(shù)據(jù)庫(包括自2006啟動的165個智能電網(wǎng)的案例工程的所有參數(shù)和 數(shù)據(jù))，通過統(tǒng)計綜合分?jǐn)?shù)將項(xiàng)目分成可靠、可接受、有疑問和不可接受4類； 二是通過建立評估指數(shù)評估智能電網(wǎng)項(xiàng)目特征，大眾所熟知

14、的特征包括承載能力 的增加、供電能力的增強(qiáng)和能源利用效率的提升等;三是建立實(shí)驗(yàn)室，致力于檢 測智能電網(wǎng)項(xiàng)目中設(shè)備、系統(tǒng)、性能的有效性；四是分析具體項(xiàng)目在分布式能源高占比條件下對總成本收益經(jīng)濟(jì)性的影響，包括利益相關(guān)者（用戶、市場操作者、 配網(wǎng)運(yùn)營商）的投資成本和運(yùn)行成本的主要組成成分。為了讓更多的人了解智能電網(wǎng)的真正含義，BKW Energie AG從電網(wǎng)運(yùn)行人員的 角度編撰了一套智能電網(wǎng)分類大全，從發(fā)展來源、概念、目的和利益相關(guān)者四個 方面對這些術(shù)語進(jìn)行分類和解釋，并闡述了各要素之間的關(guān)聯(lián)。智能電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行技術(shù)的實(shí)現(xiàn)程度需要有相關(guān)法則來給予評價。歐洲電網(wǎng)專案 （The European El

15、ectricity Grid Initiative EEGI）提出了一套衡量智能電網(wǎng) 技術(shù)效益的方法，其核心是定義了反映電網(wǎng)承載能力、電能質(zhì)量和能源利用效率 的評估指標(biāo)，比較采用智能電網(wǎng)技術(shù)前后這些指標(biāo)的大小，以此來衡量智能電網(wǎng) 技術(shù)的實(shí)用性和可行性。文獻(xiàn)16對智能電網(wǎng)評價指標(biāo)計算進(jìn)行了優(yōu)化，在本來 僅包括發(fā)電、輸電、配電、儲能和電動汽車、用戶服務(wù)和商業(yè)模型六大類的指標(biāo) 體系中增加了通信技術(shù)大類，并且對各指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均，從而能更加客觀地體 現(xiàn)每個指標(biāo)對智能電網(wǎng)的建設(shè)作用。人、文獻(xiàn)17利用包含起點(diǎn)、終點(diǎn)、路徑以及發(fā)展速度的智能電網(wǎng)發(fā)展方法論分析了 巴西配電網(wǎng)公司的現(xiàn)狀，并利用成本效益分析方法討

16、論了其快速智能化和慢速智 能化的成本與效益。刀Ga 、國外很多配電網(wǎng)公司已經(jīng)開始研究如何從技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)幾方面將智能電網(wǎng)理 念付諸實(shí)踐，目前，全世界已經(jīng)有很多智能電網(wǎng)工程正在實(shí)施或者已經(jīng)完成。2014 年，法國電力集團(tuán)研發(fā)中心（Electricite De France，EDF R&D）在法國南部城市 構(gòu)建了一個概念電網(wǎng)，用于實(shí)踐智能電網(wǎng)技術(shù);該電網(wǎng)采用63/20kV配變，中壓 線路3km，低壓線路7km，居民用戶見圖2,均配置了智能表計、微型風(fēng)電機(jī)組、 光伏電池板等先進(jìn)設(shè)備，截至2015年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動環(huán)網(wǎng)恢復(fù)、需求響應(yīng)等技術(shù)。 文獻(xiàn)19總結(jié)了奧地利近10年智能電網(wǎng)研究項(xiàng)目的主要經(jīng)驗(yàn)，結(jié)論表

17、明，電網(wǎng) 的經(jīng)濟(jì)性與分布式發(fā)電的位置、時間尺度等息息相關(guān)，加強(qiáng)低壓配電網(wǎng)的電壓監(jiān) 控措施能夠提高電網(wǎng)的承受能力。文獻(xiàn)2022研究了如何在配電網(wǎng)中應(yīng)用基 于電壓觀測器的有載變壓器、通信系統(tǒng)、電力電子器件以及智能表計等智能設(shè)備。 文獻(xiàn)23介紹了挪威斯塔萬格市中心的智能電網(wǎng)工程試驗(yàn)項(xiàng)目，此項(xiàng)目從2015 開始實(shí)施，預(yù)計持續(xù)3年，主要目的是試驗(yàn)SCADA、DMS和智能表計等智能電網(wǎng) 部件的功能。文獻(xiàn)24研究需求側(cè)響應(yīng)對智能電網(wǎng)的影響，結(jié)果表明需求響應(yīng)能 夠提高資產(chǎn)利用效率，提高新能源的滲透率。文獻(xiàn)25在奧地利電力市場環(huán)境下 分析了不同分布式電源滲透率下，不同電力系統(tǒng)利益主體的投資運(yùn)行成本和效 益，結(jié)果

18、表明，智能配電網(wǎng)方案能夠比傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來更多的利益。文獻(xiàn)26 研究了低碳智能電網(wǎng)的兩種規(guī)劃投資方法，分別是傳統(tǒng)電網(wǎng)擴(kuò)容改造 （如增加變電站、線纜等）和建設(shè)智能電網(wǎng)（如安裝儲能、需求響應(yīng)以及動態(tài)能量 管理等），并根據(jù)20152030年英國的熱泵上網(wǎng)數(shù)量和光伏上網(wǎng)容量數(shù)據(jù)，分析 了兩種規(guī)劃方案的成本和效益，研究結(jié)果顯示在目前英國電網(wǎng)條件下兩種方案結(jié) 合的方式是最優(yōu)的。文獻(xiàn)27 提出了一種適用于工商業(yè)集中區(qū)域的智能配網(wǎng)規(guī)劃 方法，首先統(tǒng)計規(guī)劃年內(nèi)包括原始電網(wǎng)情況、負(fù)荷結(jié)構(gòu)、電動汽車的增長速度、需求側(cè)管理程度、分布式電源滲透率以及負(fù)荷預(yù)測增長率等各項(xiàng)基本要素，其次 分析規(guī)劃電網(wǎng)區(qū)域的智能化程度，包括智能

19、計量、監(jiān)控力度、通信覆蓋率等;在 規(guī)劃中還綜合考慮了各種智能技術(shù)靈活性對預(yù)測負(fù)荷的影響，以基于靈活性調(diào)度 的新負(fù)荷預(yù)測曲線作為規(guī)劃負(fù)荷結(jié)果。文獻(xiàn)28 討論了韓國電力公司針對包含分 布式電源、燃料電池、熱電聯(lián)產(chǎn)等微網(wǎng)的技術(shù)和濟(jì)管理計劃，總結(jié)了微網(wǎng)所具備 的優(yōu)勢，如提高能源利用效率、考慮分布式電源調(diào)度的規(guī)劃優(yōu)化模型、涵蓋實(shí)時 控制的能量管理系統(tǒng)等。文獻(xiàn)29主要針對負(fù)荷密度高、能源少的城市智能電網(wǎng) 建設(shè)進(jìn)行了研究，以哥本哈根的諾德海文為試驗(yàn)地區(qū)，研究動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、多?的智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、電動汽車充電方案、不同電力資源的優(yōu)化、新能源系統(tǒng)下集中 供熱的熱泵解決方案、主動負(fù)荷對電網(wǎng)投資規(guī)劃的影響等。文獻(xiàn)30

20、分別基于靈 敏度因數(shù)的電子制表法和Python腳本的潮流分析法對削減負(fù)荷進(jìn)行了評估，前 一種方法是直接利用電壓隨有功功率和無功功率變化的靈敏度因數(shù)來計算功率 變化時電壓的變化量，后一種方法則采用潮流方程計算發(fā)電機(jī)功率變化時電壓的 變化量，結(jié)果表明2種方法均可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削減評估，前者比后者計算速度快，但 精度低。V/X人、3交直流混合配電網(wǎng)研究的近期進(jìn)展-近幾年，電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展使得交、直流之間的雙向轉(zhuǎn)換更加靈活，大大 推動了直流配電網(wǎng)的發(fā)展。與交流配電技術(shù)相比，直流配電技術(shù)具有線路成本低、 輸電損耗小、傳輸容量大、電能質(zhì)量高、綠色環(huán)保、便于分布式能源接入等優(yōu)勢。 和交流配電技術(shù)類似，直流配

21、電技術(shù)也主要涵蓋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制運(yùn)行、保 護(hù)幾個方面。直流配電網(wǎng)的接線方式可分為輻射狀、環(huán)狀和兩端配電;關(guān)鍵設(shè)備 則包括AC/DC換流器、DC/DC換流器、直流斷路器等;控制技術(shù)可分為系統(tǒng)級和 設(shè)備級兩種控制模式，其中系統(tǒng)級控制的目的是實(shí)現(xiàn)能量的平衡管理，保證直流 母線電壓的穩(wěn)定，設(shè)備級控制則針對每個設(shè)備單元，結(jié)合其特性所需設(shè)計相應(yīng)的 控制策略;保護(hù)技術(shù)主要研究直流配電網(wǎng)的保護(hù)設(shè)備、接地方式、故障診斷與處 理方法等。從2004年開始，世界各國相繼開展了直流配電網(wǎng)的研究，在供電方式、拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)、連接方式以及控制和保護(hù)技術(shù)等方面取得了一定的研究成果，但很多關(guān)鍵技 術(shù)（如直流斷路器、直流開關(guān)）還

22、不夠成熟，經(jīng)濟(jì)性也有待提高。目前國內(nèi)外已有 幾個國家開展直流配電網(wǎng)真實(shí)線路試驗(yàn)運(yùn)行，文獻(xiàn)32以芬蘭和韓國標(biāo)配的實(shí)際 低壓直流配電網(wǎng)為對象，分析在不同供電范圍和容量情況下，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)行成本 與直流母線額定電壓的關(guān)系;結(jié)果表明在其他條件相同的情況下，地域特征、直 流母線電壓的選擇是影響低壓直流配電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素;文中給出芬 蘭和韓國低壓直流配電的成本與直流母線電壓之間的關(guān)系曲線，由此得到不同條 件下的最優(yōu)直流母線電壓。建設(shè)直流配電網(wǎng)是智能配電網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向，但是距離純直流配電的時代 還比較遙遠(yuǎn)，目前最可行的設(shè)想仍然是交直流混合配電網(wǎng)，即直流配電網(wǎng)以微網(wǎng) 形式經(jīng)換流站與交流電網(wǎng)相連，

23、但是未來網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要考慮直流配電網(wǎng)對可靠 性、經(jīng)濟(jì)性的影響以及選址配置等因素。在交直流混合電網(wǎng)的背景下，首先需要對交流電氣設(shè)備重新改造，例如家用和辦公電器設(shè)備需要重新設(shè)計成不帶整流器 的設(shè)備;其次必須具備交直流電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制和保護(hù)。4歐洲智能配電網(wǎng)的發(fā)展路線基于CIRED 2015圓桌會議16(RT16)的主要內(nèi)容，本節(jié)介紹歐盟及一些歐洲國家 (瑞典、挪威)智能電網(wǎng)的發(fā)展路線和建設(shè)方案。4.1歐盟智能電網(wǎng)發(fā)展概要?dú)W盟智能電網(wǎng)中心(European Technology Platform for Smart Grids ETP SG) 的主要職責(zé)是推進(jìn)歐洲各國智能電網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行，為各國政策

24、制定者提供科技 發(fā)展建議。ETP SG與歐洲各國技術(shù)中心之間、以及各國技術(shù)中心之間均相互聯(lián) 系，互通有無，從而形成了一個以此為主干、各國技術(shù)中心為分支的歐洲智能電 網(wǎng)平臺體系。、ETPSG由兩級組織、約150個成員組成，第一級是指導(dǎo)委員會，第二級包括3個 工作組，分別負(fù)責(zé)電網(wǎng)運(yùn)行與資產(chǎn)管理、儲能和并網(wǎng)、智能表計和零售等工作， 具體分工如下：工作組1負(fù)責(zé)監(jiān)管電網(wǎng)并給予響應(yīng);控制電網(wǎng)雙向潮流，確保 系統(tǒng)的安全性、彈性和自愈能力;規(guī)劃智能輸電網(wǎng)；管理輔助服務(wù)和主動響應(yīng)。 工作組2負(fù)責(zé)研發(fā)儲能相關(guān)技術(shù)及商業(yè)用例;研究整合了儲能設(shè)備的電力市場以 及相關(guān)法規(guī);研發(fā)用于儲能控制的電力電子技術(shù);研究以儲能為能

25、量傳輸載體的 熱電、氣電等特性。工作組3則負(fù)責(zé)研究提高電網(wǎng)靈活性的技術(shù);提高智能表 計的可用性和可視化以及制定相應(yīng)的規(guī)程;設(shè)計電能收費(fèi)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)歐盟成員國 之間的相關(guān)規(guī)程;調(diào)研終端用戶的社會反響，并開發(fā)需求側(cè)響應(yīng)的潛能。4.2瑞典智能電網(wǎng)發(fā)展概要2012年，由瑞典政府任命來自工業(yè)、學(xué)術(shù)界和政界的15名成員組成了瑞典智能 電網(wǎng)建設(shè)中心，并建立了公網(wǎng)平臺，其目的是促進(jìn)不同利益相關(guān)者之間的知識轉(zhuǎn) 化，為國家智能電網(wǎng)發(fā)展行動計劃起草建議書。目前，瑞典的總發(fā)電量為598TWh，其中國內(nèi)發(fā)電量占69%，新能源發(fā)電量占56%， 人均CO2排放量為56t。瑞典自1991年開始征收碳排放稅，自2003年開始為

26、新能源提供綠色證書。瑞典智能電網(wǎng)政策目標(biāo)是2020年之前實(shí)現(xiàn)無化石能源供 熱，2030年之前實(shí)現(xiàn)無化石能源運(yùn)輸，2050年之前實(shí)現(xiàn)無碳排放的高效可持續(xù) 再生能源系統(tǒng)?？傮w而言，瑞典的指標(biāo)在世界上是比較先進(jìn)的。瑞典智能電網(wǎng)發(fā)展行動計劃的主要研究領(lǐng)域見圖3。-細(xì)識技能技展研發(fā)優(yōu)先級期和合作TMi的智能電向倒噌力市坊基本規(guī)則電兩新特點(diǎn)-細(xì)識技能技展研發(fā)優(yōu)先級期和合作TMi的智能電向倒噌力市坊基本規(guī)則電兩新特點(diǎn),與電能市場其他紗.成 割分之間的合作,股策架何和市場狀加 的長篇.發(fā)膜用戶角度定義的智筆電晦,用戶苗間測最數(shù)羯雅 信息，智般電網(wǎng)和其他.牡黃 發(fā)展（社區(qū)規(guī)劃、產(chǎn) 品、踞務(wù)）之問的協(xié)-適宜升腰試

27、驗(yàn)貓示卷項(xiàng)目的條件著眼于金珠市場照智 能電網(wǎng)在法律和規(guī)章制度方面，行動計劃賦予用戶即使不簽合同也能免費(fèi)訪問每小時測 量數(shù)據(jù)的權(quán)利，并且監(jiān)督管制框架，以克服在電網(wǎng)中發(fā)展儲能所存在的困難。在 經(jīng)濟(jì)方面，行動計劃支持各電網(wǎng)公司進(jìn)行風(fēng)險平攤，這些風(fēng)險是在投資未得到完 全驗(yàn)證的智能電網(wǎng)試驗(yàn)方案時產(chǎn)生的，另外在集成的智能電網(wǎng)創(chuàng)新策略中包含各 種新的和補(bǔ)充的創(chuàng)新形式以資助整個價值鏈。4.3挪威智能電網(wǎng)發(fā)展概要V/X/X、挪威智能電網(wǎng)中心是一個跨學(xué)科建設(shè)平臺，涉及公共事業(yè)和電網(wǎng)運(yùn)營商，IT軟 件、硬件和服務(wù)行業(yè)，電力系統(tǒng)和自動化制造業(yè)，智能表計公司，ICT安全顧問 和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，研發(fā)機(jī)構(gòu)，學(xué)校，創(chuàng)新和商業(yè)公司，

28、監(jiān)管部門以及能源協(xié)會等領(lǐng)域。挪威智能電網(wǎng)中心為政府制定能源白皮書提供建議，其科學(xué)委員會制定研究策 略，公共研發(fā)部門則解決配網(wǎng)運(yùn)營商遇到的挑戰(zhàn)。目前挪威已建成六個智能電網(wǎng) 示范單位，并計劃在2019年之前完成所有用戶智能電表的安裝;到2024年實(shí)現(xiàn) 以下6個方面的研發(fā)：1）在智能用戶方面，通過電網(wǎng)與智能用戶之間的互動提高系統(tǒng)的靈活性和能源利 用效率。2）在分布式電源和新型負(fù)荷方面，實(shí)現(xiàn)小型分布式電源、儲能以及電動汽車充換 電站等的高效并網(wǎng)。3）在配電網(wǎng)運(yùn)行方面，實(shí)現(xiàn)低壓系統(tǒng)監(jiān)控、中壓系統(tǒng)自動化與控制，中低壓電網(wǎng) 智能表計等功能。4）在配網(wǎng)規(guī)劃和資產(chǎn)管理方面，形成主動配電網(wǎng)規(guī)劃的方法論，對智能電網(wǎng)

29、資產(chǎn) 進(jìn)行有效的管理。5）在電力市場方面，研究適用于智能電網(wǎng)的仿真工具、關(guān)稅制度等。在輸配電運(yùn)營商方面，在輸電系統(tǒng)運(yùn)行中考慮配電網(wǎng)的靈活性，包括發(fā)電機(jī)組 和負(fù)荷的靈活性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)由配網(wǎng)運(yùn)營商提供，同時開展應(yīng)急技術(shù)和系統(tǒng)恢 復(fù)功能，電網(wǎng)擴(kuò)建工具等的研究。5結(jié)語本文基于CIRED2015-S5以及RT16中的相關(guān)內(nèi)容，從配電設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新、 智能電網(wǎng)實(shí)踐、交直流混合配電網(wǎng)發(fā)展、智能電網(wǎng)發(fā)展路線共4個方面來闡述配 電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向。、配電設(shè)備和系統(tǒng)的整體發(fā)展趨勢是成本更低、同等容量的設(shè)備占地面積更小、自 動化水平更高、效益更高以及網(wǎng)絡(luò)市場化程度更高等，這些都為電網(wǎng)消納高占比 可再生能源提

30、供了便利條件。國外很多配電網(wǎng)公司逐漸開始從技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)幾方面將智能電網(wǎng)的理念付諸 實(shí)踐，目前已經(jīng)有很多智能電網(wǎng)工程正在實(shí)施或者已經(jīng)完成。直流配電網(wǎng)是智能配電網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向，但相應(yīng)的研究尚處于起步，很多 關(guān)鍵技術(shù)還有待完善，因此距離純直流配電的時代還比較遙遠(yuǎn)，目前最可行的方 案仍然是交直流混合配電網(wǎng)。/ 一些國家和國際機(jī)構(gòu)針對未來智能電網(wǎng)的發(fā)展制定了適合特定國家具體目標(biāo)的 智能電網(wǎng)路線，從各種角度不同層次地闡述了智能電網(wǎng)面臨的各種挑戰(zhàn)。在明確配電網(wǎng)技術(shù)整體發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，就可以對智能配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，本專 題系列文章連載第三部分將對此進(jìn)行深入討論。參考文獻(xiàn) r范明天，張祖平.2015年

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