考虑城市能源互联的配电网规划方法

刘晓军，高彬彬，张 刚，夏远德，刘海亮

（国网喀什供电公司，新疆 喀什 844200）

1 城市能源互联网下的配电网规划目标与流程

1.1 规划目标

根据能源互联网理念，结合城市能源互联网的特点，提出了城市配电网规划目标。配电网规划的目标包括3个方面：一是供电可靠性目标，对城市配电网进行分区并划分不同等级的供电区域，以保证满足不同供电区域用户对供电可靠性的需求；二是电压质量目标，通过合理调度各类负荷和对各种能源进行合理调度控制，保证电网运行电压在合格范围内；三是经济指标，以最低投资代价获取最大经济效益，具体指标包括投资成本、运营成本、网损成本、输电损耗以及维护成本等[1-2]。

1.2 规划流程

考虑城市能源互联的配电网规划流程主要包括以下几个步骤：第一步，分析城市能源互联网进行分析，并通过负荷预测、网络损耗、可靠性等指标，建立城市能源互联网的网络模型；第二步，建立城市能源互联网负荷模型，根据负荷预测结果计算网络损耗；第三步，考虑城市能源互联网的能源供应、消费和需求特征，以网络损耗最小为目标函数构建城市配电网规划模型；第四步，通过分析负荷预测结果和可靠性指标，确定城市配电网规划方案；第五步，进一步优化改进提出的方案；第六步，通过对新方案进行可行性分析和经济性分析来确定最佳方案；第七步，综合评价新方案，确定最终规划方案[3]。

2 城市能源互联网核心技术对城市配电网规划的影响

目前，电力系统中普遍使用的技术包括2类：一是基于变压器和电容器的传统集中式系统；二是基于电力电子技术的分布式发电、储能和负荷控制系统。储能技术作为城市能源互联网的核心技术，在全球范围内得到了广泛应用。

分布式发电指利用各种形式的能源发电设备将风能、太阳能、水能以及地热能等可再生能源与传统能源相结合，通过电力电子技术实现能量的双向流动。而储能指一种能存储电能，吸收或释放能量，具有较大功率容量的装置。

2.1 分布式电源的接入

目前，分布式发电主要由小型发电站和微电网组成。而储能技术的发展将进一步提升分布式发电的占比，使得分布式发电能够更好地被纳入城市能源互联网。不同类型的储能技术可以根据不同的应用场景进行合理搭配[4]。

储能技术的快速发展将进一步提高城市能源互联网中分布式电源的占比。该过程中需要注重加研究电力系统中网络拓扑结构，从而避免网络阻塞或无法连接问题的出现。在不同应用场景中，分布式电源的接入也会对城市电网的规划方法产生重要影响。

2.2 储能系统

储能系统是城市能源互联网中不可或缺的一部分，是城市能源互联网中的重要组成部分。储能系统不仅能够满足当前城市能源需求，而且能够对未来能源需求作出响应，同时为建筑或工业负荷提供灵活性。储能系统的主要作用是在电网不能满足需求时提供备用电源，是实现城市能源互联网的关键。储能系统可以根据不同的应用场景，分为独立型储能系统（微网）、蓄电型储能系统（电网）、蓄热型储能系统（热电联产、工业余热）等不同类型。

2.3 需求侧响应技术

需求侧响应技术指在用户可以自主进行负荷控制的情况下，通过提高能源使用效率或改变用电模式，降低能源消耗或减少对电力系统的影响。需求侧响应技术对于缓解城市能源紧张，提升城市能源供应灵活性和可靠性具有重要意义。需求侧响应技术的主要目标是减少需求侧的能源消耗，同时提升城市能源供应的灵活性和可靠性[5-6]。

需求侧响应技术可分为2种：一种是基于优化控制的需求侧响应，另一种是基于可再生能源的需求侧响应。前者是通过用户终端对设备或系统进行主动控制，如调整负荷、缩短用电时间、改变用电模式等，以达到节约能源或提高用能效率的目的。后者是通过改变用户消费方式来影响终端用户的用能行为，如在用电低谷时减少用电量，或在用电高峰时增加用电量等。目前，基于可再生能源的需求侧响应技术已经得到了广泛关注，并已取得了一定成效。

我国电力市场需求响应资源复杂多样，负荷电压调控难度大。用户需求响应模型如图1所示。基于能源互联网智能用电理念，创新需求响应技术架构，全面打造电力供应商、电力用户等多方利益共享模式。

图1 用户需求响应模型

2.4 信息通信技术

储能系统在城市能源互联网中的信息通信技术也是其不可或缺的一部分。这些信息通信技术包括分布式能源管理平台、基于云计算的管理系统、能量采集和处理系统、智能化管理信息系统以及智能电表和物联网等。积极应用信息通信技术将有助于建立一个高效的通信基础设施，以便满足能源需求、保护环境和优化系统的运行，提高城市能源互联网效率，并且使其具有更好的安全性、更高的可靠性和更长的使用寿命。能源互联网是未来城市的基础设施，将为城市带来更多的机遇和更好的服务，并将促进可再生能源、储能技术、电动汽车、智慧城市和能源互联网的进一步发展。因此，在制定主动配电网规划时需要考虑并积极应用信息通信技术，以便使其与能源互联网相匹配。

城市能源互联网的核心技术将推动储能技术、电动汽车、智慧城市以及可再生能源等技术的快速发展，并促进这些先进技术的商业化应用，也对主动配电网规划产生重要的影响。

3 城市能源互联网下的城市配电网规划管理策略

3.1 加强地方政府沟通

城市配电网建设涉及地方政府的经济发展、社会稳定和公共安全，应充分发挥地方政府的沟通协调作用，建立各级政府与电力企业之间的沟通协调机制，对城市配电网规划建设工作进行有效的监督管理。要加强地方政府及各部门之间的沟通，充分利用已有的信息渠道，了解相关政策法规和电力行业发展趋势，综合分析经济发展、社会稳定及公共安全等各方面因素，制定科学合理的城市配电网规划建设方案，实现城市电网的整体标准化构建。

3.2 强化供电企业技术对接

供电企业是城供电企业市配电网建设改造的责任主体，也是规划和运行管理的实施主体。供电企业应加强与相关政府部门和工程设计单位的技术对接，从设计源头把控规划方案，确保城市配电网建设改造满足城市能源互联网发展需求。

在技术对接中，供电企业应注重协调各方的利益，积极争取政府相关部门的支持，按照“统一规划、分步实施”原则，结合当地配电网发展实际和未来规划目标，统筹协调和合理安排建设改造计划，综合考虑各类供电设施建设改造方案。同时，充分发挥各参建单位的积极性和主动性，采用先进适用技术，提高配电网规划设计水平。另外，应充分利用智能电网建设成果，在城市配电网规划设计中充分应用配电网自动化、远程抄表、信息通信等技术，将配电网自动化、信息通信等技术与城市能源互联网中的需求侧管理、分布式发电控制等技术有机融合，提高城市配电网规划设计的科学性和合理性。

3.3 设计公司自身业务求变

为在城市能源互联网下的城市配电网规划建设和运行管理中获得竞争优势，设计公司需要进行自身业务的变革。要将传统的“卖产品”模式转变为“卖服务”模式。一方面，设计公司应该为城市配电网提供从规划设计、工程施工到运维管理的全方位服务，包括需求侧管理、电力系统规划、工程建设等；另一方面，设计公司应该将自身的业务重点从“卖产品”转向“卖服务”，将客户需求转化为技术方案，通过设计施工一体化等方式为客户提供全面的解决方案和服务。

3.4 构建整体利益价值链

在城市能源互联网中，配电网的规划管理应与其他利益主体合作，包括用户、电网公司、能源供应商以及服务提供商等，其中用户是城市配电网的核心利益相关者。城市配电网规划管理应充分考虑用户在城市能源互联网中的多种需求，构建整体利益价值链，包括能源供应商提供的优质电能服务、用户与能源供应商之间的交易和互动服务、用户对用能设备的主动管理服务等，形成一条完整的城市能源互联网利益价值链。城市配电网规划管理应基于能源互联网中的利益价值链，从城市配电网建设和运营的各个环节入手，整体考虑和部署城市配电网的规划建设、运行管理、安全稳定运行、电能质量与服务等方面内容，构建一个具有活力、健康发展的城市配电网。

4 结 论

文章针对城市配电网规划中的能源互联问题，提出了一种考虑城市能源互联的配电网规划方法，对城市能源互联网与主动配电网规划、城市能源互联网核心技术对城市配电网规划规划的影响和城市能源互联网下的城市配电网规划管理策略3个方面进行深入研究，可为实现城市可持续发展提供可行方案。