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中国电科院院士盛万兴：配电网升级的关键在技术创新

2024-11-26 20:32:45 来源：国家电网阅读量：6430   

导读：国家电网有限公司学习贯彻党的二十届三中全会精神暨2024年年中工作会议要求，“提高配电网可靠性和承载力，制定加快推进配电网高质量发展实施方案，持续深化配电网建设改造三年行动”“深化数字化配电网综合示范成果应用”。《国家电网》记者围绕配电网形态将发生怎样的变化、如何进一步夯实配电网供电保障的技术基础、如何增强配电网的灵活调控能力等方面采访了中国电科院院士盛万兴。《国家电网》：随着新型电力系统建设的推进，配电网正逐步由单纯接受、分配电能给客户的电力网络转变为源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力网络
国家电网有限公司学习贯彻党的二十届三中全会精神暨2024年年中工作会议要求，“提高配电网可靠性和承载力，制定加快推进配电网高质量发展实施方案，持续深化配电网建设改造三年行动”“深化数字化配电网综合示范成果应用”。《国家电网》记者围绕配电网形态将发生怎样的变化、如何进一步夯实配电网供电保障的技术基础、如何增强配电网的灵活调控能力等方面采访了中国电科院院士盛万兴。

《国家电网》：随着新型电力系统建设的推进，配电网正逐步由单纯接受、分配电能给客户的电力网络转变为源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力网络。配电网的形态还将发生什么变化？

盛万兴：随着新型电力系统加快建设，大规模分布式电源、充电桩等客户侧设备接入电网，配电网成为连接能源生产和消费、电网和客户双向交互的终端平台。配电网具有电能配送、源荷平衡、多能互补等核心功能，呈现出分布式电源、脉冲型负荷、电力电子设备高比例接入的特点，在数理上表现出电源、负荷、时空状态不确定性的特征。配电网的网络结构、运行工况、运营环境更加复杂，物理形态和功能形态等层面将发生深刻变化。

分布式新能源渗透率快速增加，配电网系统化、有源化趋势明显。以分布式光伏为例，其开发利用形式丰富多样，屋顶光伏、农光互补、渔光互补等方案因地制宜，能够有效促进城乡电网低碳转型。截至6月底，全国分布式光伏装机3亿千瓦，约占煤电装机25%，分布式光伏已成为中国光伏新增装机的“主力军”。配电网在物理形态上从传统“无源”单向辐射网络向“有源”双向交互系统加速转变。

海量分布式资源广域分散接入，配电网向多能互补平台转变。截至6月底，全国新能源汽车保有量达2473万辆，充电基础设施达1024万台，客户侧储能总功率70万千瓦。未来配电网将满足新能源汽车、数据中心、储能等各类新型主体接入运行需求，逐步转变为海量资源集聚、源荷高效协同的资源优化配置平台。

新兴业态不断涌现，供用能需求日益多元化、个性化和互动化。随着新能源快速增长和电力市场化改革的不断深入，虚拟电厂、负荷聚合商、零碳园区、综合能源服务等新业态蓬勃兴起，构建电网—客户双向互动、友好共生的供需协同体系上升为国家战略需求。配电网加快演变为新兴业态交易运营的关键枢纽。

能源电力信息物理融合特征更加鲜明，信息技术支撑配电网安全高效运行作用更加凸显。“大云物移智链”等数字技术在配电网规划、建设、运行、检修等环节广泛应用，驱动配电网生产管理、业务运营及服务模式发生根本性变革，数智化技术赋能赋效的潜力价值倍增。

《国家电网》：配电网作为重要的公共基础设施，在保障电力供应、支撑经济社会发展、服务改善民生等方面发挥重要作用。人民群众对供电服务质量的期望值越来越高。如何进一步夯实配电网供电保障的技术基础？

盛万兴：配电网直接服务城乡客户，肩负保障社会经济发展和改善人民生活水平的重要任务。经过多年持续建设改造，我国配电网的供电服务能力和供电可靠性得到很大提升。但受经济发展水平和投资能力等影响，东、中、西部配电网的网架结构、设备基础、供电可靠性等差异明显，局部地区电网供电能力、站间转供能力不足，季节性变压器重满载问题多发，乡村地区抵御自然灾害设防水平相对较低。为落实电力安全可靠供应任务，国家发展改革委、能源局印发的《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》强调，全面提升供电保障能力，提高装备能效和智能化水平，强化应急保障能力建设。一是加快推进城中村配电网改造、农村电网巩固提升，科学补强薄弱环节。二是加快老旧和高耗能设备设施更新改造，进一步拓展网络通信、大数据、自动控制等技术的应用范围，提高电网感知控制能力。三是合理提高核心区域和重要客户的相关线路、变电站建设标准，差异化提高局部规划设计和灾害防控标准，提升电网综合防灾能力。

为进一步夯实供电保障的技术基础，需要聚焦配电网网架结构安全、电力设备可靠、应急保障提升等关键方向。突破配电网薄弱区段精准辨识技术，统筹配电网容量、建设标准与抗灾减灾要求的适应性，系统分析评估现有配电网网架结构对配电网承载能力的影响，统筹考虑城乡配电网差异化供电需求，因地制宜应用网架改造、储能布局等方案，提升配电网保供电能力；深化以可靠性为中心的配电设备精益化管理支撑技术研究，充分发挥大数据、人工智能、区块链等在配电网数据价值挖掘方面的技术优势，提升配电网设备状态智能感知、运行监测分析能力；建立气象预报—电网管控联动体系，推进应急移动电源和供电抢修装备的研发应用，提升灾害、故障等场景下配电网的韧性水平，增强配电网在故障保护和快速复电方面的综合应急能力，强化极端恶劣天气安全保供保障技术措施，支撑配电网安全可靠运行。 

《国家电网》：近年来能源转型速度不断加快，分布式电源渗透率、新能源汽车消费比例和电能占终端消费的比重不断提高。新能源发展对配电网承载力提升提出了更高要求，如何应对？

盛万兴：“双碳”目标下，高比例分布式新能源和规模化充电设施接入已成为配电网发展变化的鲜明标志。然而，分布式电源装机在部分地区已超出负荷消纳水平，带来设备反向重过载、电压越限、功率越级反送等承载力问题；新能源汽车快充等新型负荷单体功率较大，造成局部短时大功率冲击。为满足海量分布式资源接入配电网的需求，应坚持系统思维、问题导向，精准评估配电网综合承载能力，推动分布式能源科学布局、有序开发、就近接入、就地消纳；开展充电负荷密度分析，引导充电设施科学合理接入中低压配电网；结合源网荷储运行特性和协同互动需要，优化新型储能配置建设。

在此基础上，需要重点探索支撑承载力提升的技术创新，推动分布式新能源发展从“量变”到“质变”。例如，通过数智化引领赋能配电网承载能力提升，更好适应参与主体多元化、电网形态复杂化、运行方式多样化等发展趋势。利用先进的数字传感、物联技术，支撑配电网各类测控对象的随需接入；通过人工智能等技术与电网运行业务深度融合，实现对配电网全环节海量可调节分散资源的协调控制；通过数智化基础设施搭建电网—客户协同互动体系，为社会化分散的清洁能源发电单元寻找参与电力生产的最佳时机和最大出力，从而适应产—消关系深刻变化要求，提升各类分布式能源参与电力系统调节的积极性。

《国家电网》：随着分布式可再生能源、新型储能、新能源汽车等新要素的大规模接入，电网调峰难度增大，电网运行风险增加，对配电网灵活性提出了更高要求。如何进一步推动电网和客户互动协同技术创新，增强配电网的灵活调控能力？

盛万兴：实现配电网和客户互动协同，既有客观需求，又有内在复杂性。例如，配电网参与利益主体多、新兴业态多，需要面向各类市场主体搭建开放共享平台、制定公平准入标准、提供普惠服务，探索构建权责对等、地位平等的市场机制，通过商业模式创新激发各方活力。从技术创新层面来看，国际上普遍认为，突破电网和客户资源协同互操作技术，是实现海量分布式发电、充电等“长尾”资源最优管控和协同互动的关键。

我国在“十四五”首批国家重点研发计划“储能与智能电网技术”专项中设立了项目“配电网业务资源协同及互操作关键技术”。在该项目支持下，我带领团队重点围绕信息互操作、设备灵活接入、业务高效协同三大技术开展攻关，突破新能源、电网、负荷数据共享机制与安全交互方法，实现跨业务、跨应用、跨角色的信息互操作；突破终端设备统一信息模型及安全接入机制，实现设备即插即用；突破多业务资源并发优化调控与安全防护关键技术，实现供用电资源高效协同与灵活互动。通过创新攻坚，团队攻克了一系列具有自主知识产权的核心技术，建立了跨域跨应用的配电网信息互操作理论体系，构建了面向电网关键环节的“设备—数据—业务”信息物理融合模型。团队开发了系列化软件定义智能终端与动态可伸缩的分布式物联管理平台，建设青岛、福州两个十万量级终端接入规模的电力系统供需协同互动示范区，构建“物理—信息—业务—模式—生态”典型协同场景，实现分布式电源、充电桩100%可接入、能协同，满足电网对海量客户侧设备接入数据共享与灵活管控需求，大幅提升配电网安全可靠供电能力、运行效率与服务质量。 

《国家电网》：当前，国家提出要加快发展数字经济，推动实体经济和数字经济融合，实现新质生产力加快发展。配电网既要面对日益多元化、个性化和互动化的客户需求，也要应对支撑主配微网多级协同、推动能源转型的挑战。如何进一步提升配电网数字化、智能化技术水平，实现多方共赢？

盛万兴：实现“双碳”目标，能源转型与数字转型势在必行、相融并进。为系统性探索配电网数智化技术在支撑实现“双碳”目标等方面发挥的作用，创新信息—物理深度融合的技术路线，我们依托国家自然科学企业联合基金重大项目“新型配电系统形态演化与安全高效运行的基础理论及方法”、中国科学院学部咨询评议项目“‘双碳’目标驱动能源电力系统数字转型发展战略研究”等，提出了设备级与系统级“两支撑”、通信与信息安全“两保障”的数智化技术发展路线。

在设备级支撑层面，通过先进电子材料与装备技术，支撑建设高比例电力电子化配电网，实现客户设备的灵活接入、设备状态实时精准感知与高效控制。在系统级支撑层面，通过“云大物移智链”等信息技术，支撑建设数据驱动型配电网，实现配用电资源智能化管控指挥与互动服务。在通信保障层面，构建天地一体化的通信网络，满足配电网本地、区域和广域通信需求。在信息安全保障层面，构建“设备—通信—主站”梯级信息安全防护体系，保障配电网设备—通道—主站全环节信息安全。

其中，在设备级数智化技术应用层面，重点突破新材料与元器件、芯片、电子技术以及装备技术等。例如，攻关宽禁带高效率半导体材料与元器件技术，实现高频功率转换、低开关损耗与大电流密度的功率变换；研制电力电子设备与信息物理融合装备，实现高效电能转换与存储、快速控制保护与智能化能量路由。在系统级数智化技术应用层面，聚焦数据采集与建模、自动控制、大数据/云计算/区块链、物联网、移动通信、人工智能等。例如，突破“群内自治—群间协同—输配协调”集群自动控制技术体系，实现分层分区协同管控；发展统筹分布式源网荷储各环节数据资源的大数据/云计算/区块链技术，支撑全场景态势感知与信息交互；攻关配电设备智能运检与自动仿真人工智能技术，实现“信息—物理—人在回路”智能化转型。

通过数智化技术创新和应用，将有力推动传统配电网升级换代，实现政府、电网、客户多方共赢。对政府而言，数智化配电网将促进关键基础设施升级，实现电、热、冷、气等多种能源协同互济，提升能源系统的整体利用效率，支撑经济社会高质量发展。对电网而言，通过物理系统与数智基础设施融合发展，能够支撑多元化源荷灵活接入，促进高渗透率分布式清洁能源就地消纳，实现电网价值挖掘、平台业务拓展和品牌信誉提升。对客户而言，依托数智化技术形成电网和客户的双向互动平台，可以拓展微电网、储能、虚拟电厂等开放共享的市场化新业态，提供优质的综合能源服务、新能源汽车服务，提升民生供电保障能力，满足多元化、互动化、个性化的用能需求。


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