国电南瑞梁顺：新型电力系统下配网侧解决方案

在“双碳”目标与能源互联网发展背景下，配电网也逐渐向含有大量的分布式可再生能源、多样柔性负荷，信息物理社会深度融合的区域能源互联网演变。新的形态下配电网呈现出新特征，所以需要有新的解决方案。国电南瑞科技股份有限公司配电分公司技术支持部经理梁顺在《新型电力系统下配网侧解决方案》报告中，提出双碳背景下新一代配网技术发展思路：利用数字物理信息新技术，构建区域CPSSE！

为推动配电网科研成果落地实施，推进数字化配电技术创新发展，增进学术交流与合作，北极星电力网联合国网江苏省电力有限公司电力科学研究院于2021年6月8-9日在江苏省南京市举办以“数字化转型·建绿色配电网”为主题的“第二届智能配电网建设研讨会”。北极星电力网、北极星学社APP对会议进行了全程直播。

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梁顺：非常高兴和大家分享一下在新型电力系统下配网侧的解决方案。上午汇报的内容分成三大块。

建设背景

首先回顾一下，国家这几年来从2014年开始到2021年，我们能够看到关于能源革命、智能电网的建设、能源体系的变化在持续性的推进，包括从2014年6月份开始提出来能源生产和消费革命，到2021年提出构建以新能源为主体的新型电力系统，有一个很清晰的脉络在走，响应国家的战略要求，国家电网公司建设体系战略也是逐步在清晰，不断充实电网发展的新内容、新概念和新技术。从2014年提出构建全球能源互联网，到16年提出了再电气化，到2020年提出来构建中国特色国际领先的能源互联网企业，基本上都紧密贴合国家的能源发展战略。

在“双碳”目标与能源互联网发展背景下，配电网也逐渐向含有大量的分布式可再生能源、多样柔性负荷，信息物理社会深度融合的区域能源互联网演变。包括现在一直在提的多源融合、多能耦合，基本上它构成了区域能源互联网关键的要素。不同于传统的以电为单一的能源去考虑，现在加入了非能源系统和非电能源系统，再加上外部的政府、用户、金融、交通等等一系列的信息领域，都融入到互联网建设要素里面去了。

在双高和“双碳”的形势下，新形态配网呈现以下几个主要特征。

一是系统的电力电子化，伴随新能源等规模化接入，导致配电系统越发电力电子化，惯量低，对扰动的耐受力下降。

二是运行方式多样化，交直流混联、源荷不确定性等，导致配电网运行方式将更加多样化，潮流双向化。

三是多维耦合复杂化，物理系统包含相互耦合影响的冷热电气等多能源形式，且物理系统与信息系统以及社会系统深度融合。

四是感知数据异构化，感知数据不仅包含结构化的状态数据和环境数据，也包含非结构化的视频、音频、图像和文本数据等，导致多源数据具有异构性。

五是源荷界限模糊化，伴随分布式新能源、电动汽车、分布式储能、需求响应的不断普及，源荷界限更加模糊。

六是分布式资源规模化，包含可再生能源、微电网、微能源系统、虚拟电厂、储能装置、柔性负荷等海量的分布式柔性可控资源，规模大、容量小，分布在不同层级母线节点上。

建设思路

结合前面的情况，对于新一代配网技术的发展，我们有这样的想法，利用数字物理信息新技术，构建区域CPSSE。得益于前期的电网建设，在智能配电网领域，我们基本上构建了一个相对完整的或者相对完善的物理基础构架。这两年来开展的配电物联网建设，大量的感知设备、传感设备都为我们配电网构建了一个相对灵敏的触角，信息的全景感知逐步已成规模。后续我们需要做数字化转型，从设备数字化、管理数字化、决策数字化逐步建立配电网智慧的大脑。我们需要进一步提升配网的弹性和韧性，建立配电网坚强的躯干，进一步抵御安全风险。应对“双碳”目标需求，我们需要提升碳中和能力，保障配电网持续循环发展。

在网架方面，配网将会演变成高度互联的网络结构，会以网格化方式来逐步演变成分层、分群、分区高度自治的网络化构建单元。运行控制方面，能够实现配电网区域自治和全局优化。系统层面需要打造非电能源系统，非能源系统、社会物理系统高度耦合的控制系统，整体构建能够实现多元互济网格化的配电网。

基于这个目标，在从感知层，更多的要引入物联网技术，在通讯层需要引入更多的5G、物联网、互联网技术，在应用层需要引入更多的大数据分析、云计算等技术，能够为我们实现前台使能、中台赋能、云边互动的管控系统，满足未来配电网形态的发展和变化。

解决方案

下面的介绍的主要是我们正在探讨研究和部分已实践的解决方案。一个是设备数字化。结合电力传感器、无线传感网、人工智能、边缘计算等技术，打造智能化的感知设备，实现配电设备数字化转型。

实现了设备运行状态和设备本体状态的全景感知以后，需要对这个设备的状态进行综合的评估，通过构建知识图谱，去构建一个完整的对这个设备本体状态和运行状态的状态评估，为后续的设备精益化运维构建基础。

当前大家都在强调数字化班组建设，面对配网点多面广、设备庞杂、人力资源不足的特点，并且配网的运维人员水平，要应对现在的信息化、自动化技术快速发展存在不足。我们需要借助移动APP办公手段，去实现实现设备状态实时监测、故障信息即时掌握。

基于现在云计算和大数据等技术发展，逐步通过配电物联网平台，实现物联网架构下的配电主站全面云化和微服务化，实现配电物联区域的全景设备和数据的管控。

配网的智慧大脑，在今年江苏、浙江都有应用，基于大数据、虚拟化、语音识别，自动学习等技术，提升运行维护人员和调度管理人员在操作控制、决策指挥等方面的能力，真正做到系统为我所用，信息为我所用。借助于现在的各类云计算、语音识别等等这些新的技术，我们更多的是希望把这些新的技术能够真正的用到生产运营管理中，解放我们的双手，解放我们的大脑。

在配电网弹性和韧性提升方面我们有这样的构想，交直流混合配电网，分成两大类，一个是中压合环，满足高科技产业、金融中心等重要用户对配网可靠性的严苛需求。另一个是低压的柔性互联，实现台区间动态增容、能量互济。

如何利用分布式电源实现对配电网的主动支撑，是我们需要考虑的问题，需要开展互动主体可调度潜力分析，充分利用用户沉睡的可调资源，解决多元互动主体可调控裕度范围判定和经济用能分析问题。

在灾害应急响应方面，我们需要基于标准化图模创建、物联统一接入、创新移动智能运维方法以及大数据人工智能决策分析方法，实现山林场景下山火应急规避决策和控制。

这是这几年各地一直在做的智能配电站房、智能井盖的建设，都是基于配网设备精益化运维，提升配网的韧性和弹性。

这是利用5G、北斗、人工智能等新技术，提出配电网高精度同步采样、快速差动保护、基于神经网络的多维多层单相接地算法，实现有源配电网的多重保护。

碳中和能力的提升。前面所提到的配电网在向有源配电网演进，我们首先要对配电网运行状态全面掌控和精准控制，优化电网运行，包括经济运行、安全运行和绿色运行等方式。

需求侧的响应，需求响应也是一个老生常谈的话题，但是在现在的“双碳”目标之下，我们所提到的产销定义的模糊化和源荷界限的模糊化，它对需求响应的算法和考虑的对象发生了很大的变化。

虚拟电厂，需要将分布式电源、储能、柔性负荷等众多可调节资源聚合起来，作为整体对外参与电网调度和电力交易，这是一个需要重点关注和研究的课题。

分布式电源与微电网，3060将带来大量的分布式电源、分布式储能，配电网将逐步演化成公网、微电网、微能网多者并存的形态，对于分布式能源和微电网内部的运行控制也需要纳入到我们的管控范围里面去。

台区分布式储能。现在更多的是为了保电，为了协调区域平衡，去做的分布式储能。我们能看到一个已经很明晰的需求，一个是随着“双碳”目标的推进，同时随着电动汽车的价格降低，比如现象级的五菱宏光神车，3万块钱的一辆电动汽车就可以开回去，电动汽车的保有量会逐步上升。二是后期，我们相信峰谷价差会逐步拉大，随着国家乡村振兴战略的推进，城镇、乡村，对于电动汽车的需求会越来越大。随着电动汽车充放电技术进一步优化，我们会看到一个很明确的业务需求，那就是很多家庭有可能会花三万五万块钱买回来新能源汽车，通过夜间充电，白天放电的形式，实现盈利，同时满足电网削峰填谷、移峰错峰的需求。对于这类既分散又无序的分布式储能用户，如何去调控、如何去管理这是我们以后要研究的一个方向。

因为时间有限，今天和大家分享了一下我们在“双碳”目标和“双高”目标下，对于未来配电网的思考和研究。有不正确的地方欢迎大家多批评指正。谢谢。