/本刊記者 賈常艷/

能源互聯(lián)網(wǎng)背景下配電網(wǎng)發(fā)展迎來新契機
——訪中國電力科學(xué)研究院智能配電網(wǎng)首席專家馬釗

/本刊記者 賈常艷/

馬釗，博士，國家“千人計劃”特聘專家，現(xiàn)任中國電力科學(xué)研究院智能配電網(wǎng)首席專家。主要研究方向為智能配電網(wǎng)規(guī)劃和資產(chǎn)管理、風(fēng)險管控、智能電器的設(shè)計研發(fā)及技術(shù)咨詢、中低壓直流配電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等。曾任國際咨詢公司ATKINS首席咨詢專家和技術(shù)總監(jiān)；E.ON英國中部電力公司高級技術(shù)專家；ALSTOM英國高壓開關(guān)公司高級工程師等職，具有34余年輸配電行業(yè)科研、制造、運行、咨詢多方面豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗。曾主導(dǎo)參與數(shù)項輸配電設(shè)備研發(fā)和智能配電示范項目，為歐盟和多家國際著名公司提供技術(shù)咨詢。曾任英國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會（BSI）和國際電工委員會IEC 17A&17C委員，國際大電網(wǎng)（CIGRE）多個專委會委員和工作組成員；曾擔(dān)任多個國際會議的技術(shù)委員會委員、分會議主席。曾榮獲部級科技進步獎三次，IEE專業(yè)持續(xù)進步獎兩次。

《關(guān)于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2020年初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經(jīng)濟、清潔環(huán)保的智能電網(wǎng)體系，形成有國際競爭力的智能電網(wǎng)裝備體系；還提出要加緊研制和開發(fā)高比例可再生能源電網(wǎng)運行控制技術(shù)、主動配電網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)等，實現(xiàn)智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)突破，促進智能電網(wǎng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈健康快速發(fā)展。配電網(wǎng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但我國配電網(wǎng)發(fā)展起步晚，各方面相對比較薄弱，特別是在當(dāng)前新能源大力發(fā)展的形勢下，對配電網(wǎng)的發(fā)展提出了更高的要求。為此，本刊專訪了中國電力科學(xué)研究院智能配電網(wǎng)首席專家馬釗，他根據(jù)當(dāng)前我國配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析了配電網(wǎng)發(fā)展的問題，指出了配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)并分析了未來我國配電系統(tǒng)發(fā)展的格局。

《電器工業(yè)》：新能源的發(fā)展、分布式電源的大量接入、電動汽車不斷增長，對配電網(wǎng)的要求越來越高，使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)將面臨諸多挑戰(zhàn)。請您談?wù)劗?dāng)前我國配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。

馬釗：當(dāng)前，我國的能源行業(yè)發(fā)展很快，我國在配電方面做了大量工作，配電系統(tǒng)有了很大的進步，比如，配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的改造，低電壓的整頓，高負荷變壓器的更換，農(nóng)村過載變壓器的技術(shù)更新，提高可靠性的自動化方面等。配電網(wǎng)量大面廣，加之我國幅員遼闊，東西部差距很大。與國內(nèi)的超高壓和國外的先進水平相比，我國配電網(wǎng)的發(fā)展還存在很大差距。長期以來我國配電網(wǎng)發(fā)展相對滯后，無論網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還是自動化水平都不能滿足大量間歇式能源接入后的穩(wěn)定運行，主要表現(xiàn)在：潮流雙向流動帶來源網(wǎng)雙端不確定性；負荷雙重角色導(dǎo)致配網(wǎng)調(diào)控能力不足；分布式能源的逐步滲透可能嚴重影響電壓水平、短路電流和可靠性等現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)很難滿足未來用戶對供電可靠性、電能質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求。

配電網(wǎng)是支持需求側(cè)響應(yīng)管理，承載大量可再生能源和電動汽車等分布式能源的重要平臺，是推動智能電網(wǎng)建設(shè)，解決能源、環(huán)境危機關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)很難滿足未來用戶對供電可靠性、電能質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求。

配電網(wǎng)是支持需求側(cè)響應(yīng)管理，承載大量可再生能源和電動汽車等分布式能源的重要平臺，是推動智能電網(wǎng)建設(shè)，解決能源、環(huán)境危機的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)很難滿足未來用戶對供電可靠性、電能質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求。

配電網(wǎng)是支持需求側(cè)響應(yīng)管理，承載大量可再生能源和電動汽車等分布式能源的重要平臺，是推動智能電網(wǎng)建設(shè)，解決能源、環(huán)境危機的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2015年國家能源局發(fā)布《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃（2015-2020年）》，2015～2020年，配電網(wǎng)建設(shè)改造投資不低于2萬億元，其中2015年投資不低于3000億元，“十三五”期間累計投資不低于1.7萬億元。這使得配電網(wǎng)發(fā)展有了新的契機，未來配電網(wǎng)會有大的發(fā)展。

當(dāng)前新能源的大量接入，使得配電網(wǎng)的不確定因素增加，對電能質(zhì)量要求提高，加上互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展、電源側(cè)和負荷側(cè)的新要求以及受電改大形勢的推動，我國配電網(wǎng)的發(fā)展將面臨前所未有的新挑戰(zhàn)。

馬釗：首先，在配電方面，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最為重要。目前的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大都是幾十年前的標(biāo)準(zhǔn)，按照新的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對于新建的配電網(wǎng)來說應(yīng)該用新的標(biāo)準(zhǔn)來要求。舊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要是改造升級，增加自動化設(shè)施，提高可靠性，配網(wǎng)的終極目標(biāo)就是要做到安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保，達到這個目標(biāo)可以說是世界一流的水平。

第二，自動化水平是配電網(wǎng)發(fā)展必須要考慮的。單純增加自動化設(shè)施是遠遠不夠的，而應(yīng)該從源頭上考慮一二次設(shè)備的融合，從而從根本上提高自動化水平。

第三，應(yīng)該關(guān)注新技術(shù)如微電網(wǎng)、直流配用電。

第四，應(yīng)該關(guān)注主動配電系統(tǒng)，目前紅火的能源互聯(lián)網(wǎng)。不論叫什么名字，但主要內(nèi)容應(yīng)該是包括可再生能源、主動配電網(wǎng)、源網(wǎng)荷和儲能，橫向長遠地考慮多種能源的綜合技術(shù)。實現(xiàn)能源綜合利用的長遠目標(biāo)?？稍偕茉吹谋戎卦谥鸩皆黾樱L遠來看煤電也不是一時就能拋棄的，總的來說，我們的能源形勢正從過去集中式向集中與分布式結(jié)合的方向發(fā)展，從化石能源逐漸減少到可再生能源逐漸成為能源主體發(fā)展，向分布式多源互用的方向發(fā)展。其中，儲能是可再生能源發(fā)展的有力支撐。

第五，新的IT技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、深度機器學(xué)習(xí)，這在未來配電網(wǎng)的發(fā)展中也是非常重要的。這就需要專業(yè)、技術(shù)的融合與創(chuàng)新來滿足更高的要求，迎接更高的挑戰(zhàn)。

第六，電力電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化將會在配電系統(tǒng)中引起很大的變革。用戶兼顧了制造生產(chǎn)者的身份，電力電子設(shè)備為生產(chǎn)者與用戶提供了很好的橋梁，把數(shù)據(jù)和信息聯(lián)接起來，實現(xiàn)對接入大規(guī)模分布式能源配電網(wǎng)的主動管理。未來隨著電力電子設(shè)備成本的降低會有越來越多的應(yīng)用。

第七，信息物理系統(tǒng)近年來得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和重視。一種典型的電力CPS 結(jié)構(gòu)是，各種嵌入式設(shè)備對本地一次設(shè)備進行控制，控制中心通過在線調(diào)整控制系統(tǒng)參數(shù)，并在必要時直接控制物理設(shè)備來協(xié)調(diào)整個配電系統(tǒng)運行。基于這一結(jié)構(gòu)，有學(xué)者提出“配電網(wǎng)信息物理融合保護系統(tǒng)”作為下一代配電網(wǎng)保護系統(tǒng)的基本架構(gòu)，包括嵌入式計算設(shè)備、實時通信網(wǎng)絡(luò)、電子式互感器和智能開關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)保護之間信息交互與協(xié)作，最大程度地保證系統(tǒng)的可靠性。其中，物理電網(wǎng)相當(dāng)于人的軀干，而信息系統(tǒng)則相當(dāng)于神經(jīng)系統(tǒng)，二者有機結(jié)合才能發(fā)揮最優(yōu)效用。

國家重大體制的改革，使原國土資源部門的事權(quán)發(fā)生了根本性的變化，單純的行政管理職能已轉(zhuǎn)為對自然資源所有權(quán)的行使主體。為自然資源綜合管理提供服務(wù)支撐，未知空間很大。

第八，配電資產(chǎn)管理要精益化、量化管理。如何提高經(jīng)濟效益，從粗放型到科學(xué)制度化的管理是非常重要的。

目前我們面臨的兩大任務(wù)就是開源和節(jié)流，即提高可再生能源的利用效率，解決環(huán)境，提高效率和經(jīng)濟效益。配電網(wǎng)的發(fā)展也應(yīng)遵循這樣的目的。

《電器工業(yè)》：請您談?wù)勎磥碇鲃优潆娤到y(tǒng)的架構(gòu)格局及發(fā)展趨勢。

馬釗：我認為未來智能電網(wǎng)的投資主要在配電網(wǎng)方面。隨著可再生能源和分布式能源的不斷滲透，以分布式可再生能源和微電網(wǎng)為重點的多元電力供應(yīng)系統(tǒng)將逐漸改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)的形態(tài)。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，未來配電網(wǎng)的主要變化為：① 具有間歇性和隨機性的分布式能源接入配電網(wǎng)的容量不斷增加，包括分布式發(fā)電和儲能等；② 具有不確定性的、分散的用戶可通過需求響應(yīng)、智能電表和多種控制儀器調(diào)整自身的用電行為。對電網(wǎng)而言，分布式能源的接入將使配網(wǎng)自身以及輸、配網(wǎng)之間產(chǎn)生雙向的功率流動；用戶的不確定性，以及負荷所具有發(fā)電和消費電能的雙重身份，將使未來配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)和用戶之間形成雙向、互動的供需關(guān)系。因此，未來配電網(wǎng)將發(fā)展為兼容多種發(fā)電方式和新技術(shù)，支持可再生能源發(fā)電、電動汽車充放電及其他儲能裝置的靈活接入和退出，實現(xiàn)需求響應(yīng)資源的優(yōu)化管理和控制的配電系統(tǒng)。

未來配電網(wǎng)的發(fā)展方向，對配電系統(tǒng)提出了多方面的高級要求。未來配電系統(tǒng)的架構(gòu)及格局的主要特征為：一、大電網(wǎng)和微電網(wǎng)相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展的格局。未來電網(wǎng)將呈現(xiàn)大電網(wǎng)和微電網(wǎng)并存的格局。這一特征主要是由自然稟賦、能源分布、電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)自身的結(jié)構(gòu)和負荷的分布特征等決定。一方面，電力資源與負荷中心的地理分布不匹配，而可再生能源在廣域范圍具有良好的時空互補性，發(fā)展一個規(guī)模適當(dāng)?shù)拇箅娋W(wǎng)是十分必要的。另一方面，在配電網(wǎng)側(cè)，就地利用資源的分布式發(fā)電和面向終端用戶的區(qū)域電網(wǎng)和微型電網(wǎng)將會大量出現(xiàn)，充電汽車及其他儲能裝置等將大規(guī)模存在，未來配電系統(tǒng)可能劃分為多個獨立運行的控制區(qū)域，可接有不同規(guī)模的虛擬電廠和微電網(wǎng)等。因此，以可再生能源發(fā)電為重要特點的能源革命，使電力生產(chǎn)和輸送的模式從傳統(tǒng)的集約式生產(chǎn)、大規(guī)模輸送，轉(zhuǎn)變?yōu)榧s式生產(chǎn)、大規(guī)模輸送與分布式生產(chǎn)、就地消納相輔相成的模式，從而形成大電網(wǎng)和微電網(wǎng)并存的格局。

二、多個電壓等級構(gòu)成多層次環(huán)網(wǎng)狀的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于配電網(wǎng)具有多個電壓等級，相應(yīng)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)將具有多層次性。具體的，可將配電網(wǎng)分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)三個層次。相鄰各層次之間、同層次不同區(qū)域之間均可實現(xiàn)互聯(lián)。因此，雖然未來配電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)尚未有標(biāo)準(zhǔn)，但多個電壓等級構(gòu)成多層次環(huán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)值得關(guān)注，很可能將成為未來配電網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

三、交直流系統(tǒng)并存的混合運行方式。許多研究成果表明，由傳統(tǒng)的單一交流配電網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成交直流混合的配電網(wǎng)絡(luò)，有助于形成交流和直流系統(tǒng)的優(yōu)勢互補，提高配電系統(tǒng)的控制靈活性和運行可靠性。

四、配電系統(tǒng)與信息系統(tǒng)高度融合的物理信息網(wǎng)絡(luò)。物理配電網(wǎng)與信息系統(tǒng)高度融合，不僅僅是在物理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提升信息化程度，而應(yīng)當(dāng)在改進電網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)和提升信息化程度之間取得平衡。

五、融合多元能源、實現(xiàn)供需互動的能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)以大量分布式可再生能源為能源生產(chǎn)主體，終端對象是具備產(chǎn)生電能和使用電能雙重身份的用戶。這兩個因素決定了配電系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。為了滿足能源互聯(lián)網(wǎng)體系的需求，配電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)提供以下三個功能：①DER的即插即用功能。當(dāng)用戶并網(wǎng)或離網(wǎng)時，配網(wǎng)能夠識別用戶的狀態(tài)和屬性，并對用戶做出相應(yīng)的配置。② 信息交互功能。當(dāng)用戶向配網(wǎng)發(fā)出服務(wù)請求時，配網(wǎng)能夠作出響應(yīng)并提供相應(yīng)服務(wù)。③能源管理功能。配網(wǎng)能夠適應(yīng)分布式能源和用戶之間復(fù)雜的隨機特性，實現(xiàn)多種能源的動態(tài)管理和優(yōu)化，保證系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟利益最大化。與此同時，能源互聯(lián)網(wǎng)可以通過節(jié)能環(huán)保和信息消費的跨界融合，提供更多的服務(wù)，衍生出新的商業(yè)模式、新的服務(wù)方式、新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

《電器工業(yè)》：請您談?wù)剬ξ磥砼潆娤到y(tǒng)發(fā)展的建議。

馬釗：對于目前國內(nèi)說的主動配電網(wǎng)的概念，更確切地講應(yīng)該叫主動配電系統(tǒng)。具有分布式可再生能源、柔性負荷并能用電網(wǎng)主動調(diào)控的系統(tǒng)叫做主動配電系統(tǒng)。主動配電系統(tǒng)是未來智能配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。當(dāng)前歐美國家的配電系統(tǒng)建設(shè)對我們的發(fā)展有指導(dǎo)價值，但是，我們應(yīng)該根據(jù)我們的國情對配電系統(tǒng)的建設(shè)有計劃地制定科學(xué)合理的發(fā)展政策，綜合利用多種科技創(chuàng)新成果，對于未來的發(fā)展，本人建議：

1）政策方面，整體大環(huán)境是很好的，是利于行業(yè)發(fā)展的，但監(jiān)管方面應(yīng)該做好措施，補貼不是長久的；商業(yè)模式、生產(chǎn)系統(tǒng)也至關(guān)重要。應(yīng)當(dāng)結(jié)合我國國情，針對資源分布和地區(qū)差異，制定健康的、良性發(fā)展的財政扶持和政策導(dǎo)向。

2）規(guī)劃先行，開展大數(shù)據(jù)背景下智慧城市的綜合資源規(guī)劃和能源互聯(lián)網(wǎng)的研究與實踐。加大核心技術(shù)的研發(fā)投入；此外，示范項目是必要的，但要實實在在的，要把示范項目做成可復(fù)制的模板，考慮到普遍性和實際情況。國外示范試點項目經(jīng)驗值得我們借鑒。

3）標(biāo)準(zhǔn)的建立。合理規(guī)劃，均衡發(fā)展分布式能源和集中式能源；明確交流與直流配電網(wǎng)、微電網(wǎng)的定位和邊界條件，分區(qū)域、分階段設(shè)立差異化的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，高質(zhì)量產(chǎn)品更好地支撐主動配電系統(tǒng)。在技術(shù)方面，應(yīng)當(dāng)綜合利用多種科技創(chuàng)新成果和靈活的管理控制方式，協(xié)同攻關(guān)技術(shù)難題。

4）設(shè)備的研發(fā)，挖掘高端產(chǎn)能。未來我們需要更多智能設(shè)備的支撐，IPv6、CPS、傳感器等，這是不可逆的大趨勢。因此我們應(yīng)該更加注重設(shè)備的研發(fā)與創(chuàng)新。高端產(chǎn)能待挖掘。經(jīng)濟學(xué)中的“微笑曲線”理論應(yīng)該引起重視，即曲線的底端是制造，左邊的高點是設(shè)計和研發(fā)，右邊的高點是品牌、營銷。其含義是，產(chǎn)品的高附加值更多地體現(xiàn)在兩端，即設(shè)計研發(fā)和品牌營銷的環(huán)節(jié)上。我國的電工制造行業(yè)應(yīng)該改變以前測繪仿造的方式，將重點放在新產(chǎn)品研發(fā)，挖掘高端產(chǎn)能上，創(chuàng)造出真正意義上擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國品牌。

5）電力公司的新角色。傳統(tǒng)電力公司如何適應(yīng)從銷售能源到提供能源解決方案的轉(zhuǎn)變？需未雨綢繆，與各方攜手搭建平臺，用創(chuàng)新的商業(yè)模式，分享這一新藍海的紅利，方能實現(xiàn)轉(zhuǎn)型路徑從必然到自由的跨越。傳統(tǒng)電力公司要實現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型，需要打造新型能力。未來人們的能源消費模式，將在能源流基礎(chǔ)上，疊加信息流、數(shù)據(jù)流，電力公司成為一個輸配電平臺的集成服務(wù)商、優(yōu)化商，由電網(wǎng)來統(tǒng)籌所有的輸配售電服務(wù)，提供一站式服務(wù)，讓用戶能夠以極簡的消費體驗，得到更優(yōu)質(zhì)的能源服務(wù)。這種平臺化將導(dǎo)致傳統(tǒng)線性的能源產(chǎn)業(yè)鏈重組為多邊關(guān)系的價值網(wǎng)絡(luò)，供應(yīng)商與用戶往往同時具有生產(chǎn)、消費、銷售多重角色，面對全新的生態(tài)和挑戰(zhàn)。要實現(xiàn)這些創(chuàng)新，生態(tài)系統(tǒng)中的合作企業(yè)就要打破傳統(tǒng)的商業(yè)模式，通過聚合用戶資源、輸配資源和技術(shù)資源，提供更多新產(chǎn)品、新服務(wù)、新盈利模式甚至投融資模式。最終達到用戶價值創(chuàng)新、數(shù)據(jù)價值創(chuàng)新、能效價值創(chuàng)新。

6）注重人才的培養(yǎng)。未來配電系統(tǒng)的發(fā)展需要更多高技術(shù)高水平的復(fù)合型人才。如何利用現(xiàn)代技術(shù)把技術(shù)傳承下去，需要綜合素質(zhì)更高、知識更系統(tǒng)的人才。人才是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，國家應(yīng)該重視。