近日，廣東電網公司牽頭承擔的國家863計劃課題“主動配電網的間歇式能源消納及優化技術研究與應用”通過技術驗收，驗收專家肯定，課題完成了任務書規定的各項研究工作和技術指標，達到了主要指標考核要求，以佛山三水廣成鋁業和金世界鋁業的5.5MW金太陽工程為依托，建成國內首個主動配電網示范工程，儲能接入容量達1.1MWh，實現了光伏消納率100%。

“除了示范工程的成功，更重要的是我們在為配電網的遠景規劃、提高配電網對新能源發電的接納能力、以及提高配電網對新能源發電接入后的管理能力等方面做出了重要的探索與實踐，”項目主要負責人、廣東電網公司電力科學研究院智能電網所余南華博士表示，該項目為我國大力促進分布式光伏發電的發展提供了技術保障。

分布式能源帶來的三元格局

數據顯示，全球九成以上的電力負荷需要以煤炭和石油為主的傳統化石類能源，通過集中發電、遠距離輸電的形式為其提供電能。然后隨著全球經濟發展對能源需求的不斷增長，傳統能源的急缺以及環境污染等問題不斷惡化，清潔、可再生能源快速發展，分布式發電的大規模并網成為電網企業早晚要遭遇的挑戰。

“小規模的分布式能源接入只會影響電網的局部運行，而大規模，即高滲透率分布式能源的接入卻會影響電力系統的全局運行，就像你往一杯水中加一點點糖，并不會改變它的無味狀態，但隨著糖的增多，濃度越來越大，整杯水就會發生質的變化。”余南華介紹，傳統的配電網是“電網-負荷”的雙元結構，而隨著分布式能源接入配網的滲透率提高，配電網就會形成“分布式能源-電網-負荷”的三元新格局。

在傳統的雙元結構中，我們可以對電網整體調度來適應負荷的變化，或是通過對負荷的一些控制、需求側的管理等方式來實現電力平衡，運行和管理方式相對簡單。而接入了分布式能源，就會打破原有的平衡，傳統的調度、監控、運行模式就會顯得被動。

據了解，分布式能源比較高效的消納模式是“自發自用，余電上網”，所以分布式能源是用戶側也是電源側，它會改變原來電網到負荷的單向電力潮流，形成電網到負荷、分布式能源到負荷、分布式能源到電網等多種潮流的混合。“自己不發電時它就是個負荷，如果發電就會直接影響電壓水平，今年5月初，廣深地區有個光伏項目，低壓側電壓突然升到了250伏，正常是一般都不會高于235伏，一檢查發現，五一放假幾天，用電設備都停產了，自己沒有用電負荷，只有光伏在不停對外送電。”

分布式能源的間歇性特性，也給新三元結構的穩定平衡增加了新的不確定性。“目前應用最多的風力發電和太陽能光伏發電等輸出的電能都具有很大的隨機性，這給合理安排配電網運行方式、確定運行結構帶來了很多困難。比如3月份德國的日全食，由于德國分布式發電比重最高已達50%，德國的電力公司一年多前就開始準備應對了。”余南華告訴記者，主動配電網的提出，就是要致力于協調三元結構的平衡，提前應對負荷和分布式能源本身存在的不確定性產生的被動局面。

主動的邏輯

“這是一個前沿性的項目，存在很多未知，我們在項目申請批復后的第二年才真正找準了方向。”余南華坦誠，在研究方向不明朗的第一年，整個團隊只能按照項目要求的指標一項項機械地完成著。

經過一年的摸索，項目組找到了主動配網的核心理念，即主動規劃、主動控制、主動管理、主動服務等四個方面，“跟傳統配電網比，我們要將分布式電源作為重要的一元來考慮，比如為了在三元之間進行功率平衡，對不確定性進行管控，我們在規劃設計階段就要充分考慮二次系統的部署配置，進行一次電網架構和二次自動化系統的協同規劃;比如我們必須通過預測，對能量流的不確定性進行提前評估，還要解決不確定性引起的電能質量問題等等。”

有了理念就有了靈魂，項目針對滲透率逐漸提高的間歇式能源發電接入配電網的現象，提出了建立多級分層消納的新技術模式，以提升配電網對分布式發電的有序管理能力，并從全網潮流最優運行的角度提升能源的使用效率。

分層指上下兩層，上層是總的監控管理中心，下層是指多種控制設備，包括控制、計量、通訊的二次設備，聯絡開關、儲能之類的可控資源等。

所謂多級，是指點消納、線消納和面消納三個不同的層級。“點消納顧名思義，就是已分布式能源為核心的一定范圍內自產自銷，微電網就是實現點消納的一種理想的方式;線消納就是分布式能源多發的電量以反向潮流的形式上來后，可以在配電網關聯的線路上進行靈活的轉移利用，不直接倒送至變電站造成線損浪費，而是進行‘線上轉移消納’;面消納是在線消納無法完成消納任務情況下，匯集到變電站，由變電站層面進行統一能量優化管理。”余南華介紹，現有的技術已經可以做到點和線層面的消納，面消納需要結合輸變電技術和網架結構的進一步升級，而就我國目前分布式能源的規模，點消納就基本能解決問題了，線消納技術可以滿足未來分布式發電較長一段時期的消納需求。

為了未來的努力

與發達國家相比，我國的分布式能源起步較晚，2014年底，國內已建和在建的分布式能源項目裝機總容量約540萬千瓦。根據國務院印發的《能源發展“十二五”規劃》，到2015年，我國將建成1000個天然氣分布式能源項目、10個天然氣分布能源示范區;分布式太陽能發電達到1000萬千瓦，建成100個以分布式可再生能源應用為主的新能源示范城市。“未來國內的分布式能源市場前景可期，電力企業必須提前做好準備，”余南華說“無論從社會效益還是用戶和企業利益來看，主動配電網都是不錯的選擇。”

對于用戶而言，靈活的接入主動配電網，意味著更高的供電可靠性和供電質量，“分布式電源和電網供電可以互為備用電源，就能減少停電時間、縮小停電面積。”對于消費者來說，可以主動參與需求響應和電網運行，提高用電自主性，節約電費支出，“比如，電網負荷高時，客戶可以將自家的分布式能源發的電賣出，而在電網負荷較低時，就用大電網的電。”而主動配電網帶來的高效運行、多電源協同、移峰填谷、電力定制服務等對于電網的穩定可靠運行和電網企業的發展都有積極影響。

在推廣方面，可以通過增加必要設備的方式將傳統配電網改造成主動配電網，但目前來講，配電企業還缺乏維護的經驗，也沒有承擔風險的驅動力，現有的通訊基礎設施也還不足以承擔主動控制和主動管理的功能。

“就目前分布式發電發展規模來看，這還是一項未來技術，”余南華說，目前看來，配電網還未形成“源-網-荷”的三元結構，當下課題形成的系列技術對公司能起到的作用相對有限，但是必須建立這樣的意識和技術概念，進行前期探索和研究，比如我們未來的電網規劃肯定要考慮間歇式能源發電的不確定性、概率性，提前考慮未來發展的規模和分布式發電容量分布，要兼顧可靠性和經濟性，充分利用資源。另一個方面來看，國家各層面都在大力推進分布式能源的發展，分布式光伏、電動汽車充電設施的爆炸性發展成為當下可見的預期，這必將促進主動配電網技術需求的早日到來，也意味著主動配電網將成為并不遙遠的現實。