【前瞻】主动配电网正在成为市场方向

配电网有主动和被动之分，目前大都是被动的，实现主动配电网才是配电，电气行业优先考虑的问题，主动配电网的实现将会给供电部门，以及终端用户节省更多资源，减少不必要的损失，提供更多的方便。

一、为什么要发展主动配电网?

布式电源大量进入配电网，到一定程度，传统配电网将面临“电流倒送”危险。提及主动配电网的研究，有必要先认识一下配电网的概念和分布式电源的特点。

配电网，指的是在电力网中起分配电能作用的网络。打个形象的比喻，如果把电网主网比作人体的“主动脉”，那么，配电网就是四通八达的“毛细血管”，用户则处于这些毛细血管的最末端。

电由大型发电厂发出，流经主网，通过配电网送到用户，就如血从心脏流出，流经主动脉，通过毛细血管输送至全身一样。电流自上而下流动，就如同大河衍变成小河，再从小河衍变成小溪。

在传统的配电网中，线路选型、设备选型、相应的继电保护、潮流控制、计量，考虑的都是单方向流动的特点。

分布式电源的出现，使得用户可以不再被动地接受电网输送的“血液”补给，而是具有了“造血”的能力。但随着分布式电源不断增多，“造血”的量不断增加，其分散性、不稳定性、间歇性的特点，则使得这些新造“血液”不能平缓、定量、持续地输入“毛细血管”。当分布式电源增多到一定的程度，就会影响传统配电网的特性。这意味着，传统配电网的保护、控制策略将失效，电网的供电可靠性将受到影响。

根据国外的经验，分布式电源接入容量原则上不超过配电网容量的30%，否则，电流可能产生倒送，有些保护和控制就会误动。为对日益增长的分布式电源加以有效控制，主动配电网的研究被提上日程。

二、什么是主动配电网?

主动配电网是内部具有分布式或分散式能源，具有控制和运行能力的配电网。

1、配电网的概念出现了外延，随着分布式发电和可再生能源并网的增加，能量的双向流动成为趋势，用户对电能质量、安全性和可靠性要求更高，通过需求侧管理协调当地能源管理以及分布式发电、可再生能源同大规模集中发电的有效整合。

随着电动汽车和充电站的增加，配电网的概念也出现了外延：充电设备普遍功率较大且可能产生谐波污染，不同于一般的商业或居民用电负荷。发展充电网络不仅是建设充换电站与充电桩，还必须配套开展配电网的升级改造，才能满足配电网安全和电能质量的要求。充电网络运营管理平台一方面把电动汽车充电对配电网的影响降到最低，提高系统整体效率;另一方面通过峰谷电价机制，降低用户用电成本支出。

因此，未来配电网的功能是将电源和用户需求有效连接起来，允许双方共同决定如何最好地实时运行。而要达到这一要求，控制水平就要远高于目前配电网的水平，这包括：潮流优化、电压控制和保护技术，以及比目前配电网拥有更多的传感器和自动装置。

2、主动配电网的概念， 主动配电网是分布式电源高度渗透、功率双向流动的配电网络。高度渗透指接入的分布式发电对配电网的潮流、短路电流产生实质性的影响，使得传统配电网的规划设计、保护控制、运行管理方法不再有效。可以说，传统配电网正在向主动配电网转变。

随着以风电、光伏发电等分布式电源在配电网中的渗透率日趋升高，传统配电网的架构发生了较大变化;同时，以风电为代表的新能源做为大规模间歇式能源具有较大波动性，对电网的稳定安全带来影响;还有，电动汽车的充放电对电网的潮流也带来波动，等等。因此，需要对并网机组和充放电装置做好监视和控制，而这些正是主动配电网的功能所在。

3、主动配电网有四个特征，一是具备一定分布式可控资源，二是有较为完善的可观可控水平，三是具有实现协调优化管理的管控中心，四是可灵活调节的网络拓扑结构。

“可观性”体现在，主动配电网控制中心可以监测到主网、配电网和用户侧的负荷和分布式电源的运行情况，在此基础上利用态势感知技术预测其发展状态，提出优化协调控制策略。“可控性”体现在对分布式电源、储能、负荷等的灵活有效控制上。当优化协调控制策略制定出来以后，通过控制中心能够实现有效的执行。

通俗地讲，主动配电网有更大的可观测范围，能掌握更多信息。目前对电网的监测范围只能到配电网，没有办法知道用户更多的实际用信息，比如说，有没有使用空调、安装光伏，有哪些重要设备，更不可能知道用户的用电行为习惯，什么时候洗衣服、开空调……主动配电网却可以知道这些信息，进而主动服务用户，满足用户的需求。

它通过自动采集到的信号，进行数据分析掌握相关信息，为用户提供最优方案。供电企业事先可以将网络和负荷准备好，提醒用户在合适的时机选择用电等。用户可以随时查询到实时的电价，来调整用电行为，节省电费支出，还可以查询到周边分布式电源有哪些，自主选用，实现一定区域内的电力资源最优分配等。

主动配电网的“主动”,还体现在对有可能出现的危险进行预判，并制定一定应对策略，通过控制中心有效执行，而不是像传统配电网只能在故障发生后才被动地采取措施。

这里举一个简单的例子。当即将遭遇暴雨时，哪些线路有可能遭遇雷击，可以通过控制中心对电流进行控制，使其绕过这些线路，防止大面积停电的发生，这需要用上一项关键技术——态势感知技术。

主动配电网核心内容之一是使配电网具有更高的供电可靠性，具有自愈(重构)功能，最大限度减少供电故障对用户的影响。由此我们可以推论：解决当前供电可靠性不足和提高电能质量是配电网未来的发展重点。

无疑主动配电网能够承担起这项功能，但必须看到，随着新能源的接入、电动汽车和充电站在未来环境改善中扮演越来越重要的角色，现有的配电网已经变得越来越复杂，其控制保护早已区别于传统意义的配电网，配电网的发展正在向“主动配电网”迈进。

三、主动配电网发展方向

配电网的发展趋势是：强调引入分布式能源之后的双向潮流状态下的稳定控制、电能质量;强调用户交互，随着测点增多和实时性要求，后台软件将面临真正海量数据，移动互联技术更使得巡视、维护、检修与远程办公融为一体(主动配电网)。

配电网未来的方向是：分布式智能微电网和配电网的融合交叉;环形配电网络(继电保护的革命);直流配电网和交直流混合配网。具体方向如下：

1.加强监控。采用更加经济、可靠、先进的传感、通信和控制终端技术，实现对配电网运行状态、资产设备状态和供电可靠状况的实时、全面的监视，实现配电网的可观测性。

2.提高可靠性和电能质量。研究智能配电网控制理论和方法，实现电网自愈控制;研究分布式电源并入配电网运行控制与保护技术，优化发输配用各环节的协调调度;研究利用电力电子技术，实现电能质量控制和电能的灵活分配，降低损耗、提高供电可靠性和电能质量。

3.国家电网公司对主动配电网的定位：以覆盖全部配网设备为基本考虑;以信息资源综合利用为重要手段;以配网调度/生产指挥为应用主体;以提高配网管理水平为主要目的。

四、配售电领域放开催生主动配电网

之所以要发展主动配电网，是气候变化、配售电开放、服务质量、监管多方面因素发生变化的共同结果。

主动配电网即内部具有分布式或分散式能源且具有控制和运行能力的配电网。它包含了三方面的愿景：

一、在主动配电网中，随着分布式发电的发展和电力市场的建立，将出现一批售电公司，分为：负荷、发电和发用聚合体，组织起来参与电力市场，提供电能和辅助服务;

二、作为联结用户与输电网的重要配电基础设施，不仅承担确保配电网安全运行的配电调度员的职责，还将肩负使得用户可以方便参与电力市场买卖电能、协调控制分布式发电的重任，即使市场的经营者;

三、主动配电网的目标是在确保电网运行可靠性和电能质量的前提下，增加对现有配电网对可再生能源发电的容纳能力。

主动配电网包含三大要素：主动管理、控制、规划与服务;可控资源;配电网基础设施。它们之间又有着千丝万缕的联系。

主动管理、控制、规划与服务包含了资产管理、保护和控制、自动化、信息通信技术等内容;而可控能源则又包含了分布式能源、静止无功补偿器、需求响应及发用电聚合体等内容;配电网基础设施则包含一次设备和二次系统，其中一次设备包含电缆、直流配网和新材料，二次系统则包含自动化系统、通信系统和保护系统等内容。

主动配电网的核心理念是充分利用主动配电网的可控资源，研究可以实现电网侧的主动规划、管理、控制与服务、负荷侧的主动响应和发电侧的主动参与的核心技术(装置与系统)，变被动接受为主动利用，实现主动配电网的运行目标。

五、主动配电网的投资分析

主动配电网对传统的配电网提出了新的要求：如在电压控制、继电保护、短路电流限制、故障定位与隔离、分布式电源调度管理等方面。

主动配电网的建设目标包括三个方面：降低损耗、保证电能质量和供电可靠性。由于电能质量与损耗是相互的，损耗往往伴随着电压质量的下降，因此，主动配电网的目标就是提高电能质量和提升供电可靠性。

节能和智能是电网持久的话题，电网公司对供电可靠性问题更加关注，而节能问题更多的是用户的考虑。许多节能的前提是电能质量的改善，我们将智能方向的考虑放在投资的首位。具体来说，提升供电可靠性包括配电设备在线监测和配网自动化两个方面:

我们预计配网自动化市场，2015年400亿元。其中，智能化终端(FTU/TTU/DTU)预2015年达到30亿元;配电网管理系统预计2015年达到20亿元;其他环网柜、户外柱上真空开关、智能变压器等预计2015年达到350亿元。

另一大市场是配电设备在线监测市场，包括配电电缆(馈线)在线监测系统、配电开关在线监测系统、配电开关柜在线监测系统、配电变压器在线监测系统和配电网电能质量在线监测系统等。我们推算，配电网在线监测的市场容量大约有10亿元，每年会以10%左右的速度递增。

其他可关注机会：

未来主动配电网值得关注的机会还有：配电网的整体解决方案提供、全球能源互联网和物联网概念在配电网中的应用、配电网单相接地故障定位技术、配电网人身安全保护、直流配电网及相关问题的解决方案以及储能电池的研制和推广等。