王成山院士：配电系统的重大变革需全社会共同努力

　　中国工程院院士、天津大学电气自动化与信息工程学院教授王成山表示，配电系统的重大变革需要一个长时间的过程，需全社会共同努力才能达成目标。

　　在构建新型电力系统的背景下，配电系统被赋予新的角色和使命，不仅要完成为用户提供优质电能供应的基本任务，还将承担起大量分布式风光可再生能源接入平台、多元海量信息数据关键集成平台，以及多利益主体参与的能源电力交易平台等重要职责。

　　未来如何高质量发展配电系统？配电系统发展特点是什么？我国配电系统还需完善哪些内容？围绕上述诸多问题，《》记者专访了中国工程院院士、天津大学电气自动化与信息工程学院教授王成山。

　　重要性前所未有

　　近年来，我国电力系统的改革与发展受到了高度关注。2021年，国家正式提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”的发展目标。2022年，我国进一步提出了“发展分布式智能电网”的重要方针。2023年，国家再次强调“加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统”的紧迫性。今年2月，又提出“推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设”的关键任务。这些都标志着电力系统发展的重要性被提升至新高度。

　　这一系列举措的背后，是我国实现“双碳”目标和能源转型的坚定追求。对于电力系统而言，主要体现在电源侧和负荷侧的变化。近年来，我国风光发电快速发展。三年前，我国提出到2030年风光装机达12亿千瓦的目标，今年7月底已提前实现。展望2030年，风光装机有望达到25亿至30亿千瓦，变化和发展速度远超预期，为电力系统发展带来了新的挑战和机遇。

　　电力系统由发电、输电、配电等环节构成。其中，配电系统作为将电能安全高效地分配至千家万户的关键基础设施，涵盖了特大型城市电网、农村电网、微电网等多种形态。据统计，80%以上的停电事故源于配电系统故障，这使得配电系统的可靠性成为影响用户体验的重要因素，因此受到了广泛关注。

　　王成山认为，“展望未来，无论是分布式可再生能源的发展，还是交通电气化速度的加快，都离不开配电系统的支撑。同时，人工智能、大数据等新技术在配电系统领域的应用前景广阔。”

　　王成山表示，我国配电系统配备了数亿只智能电表，具备分钟级的数据上传能力。这些智能电表所采集的数据，与配电系统中各种采集终端数据相融合，构成了庞大的数据集合。深度挖掘与分析这些数据，可为政府决策、配电系统规划、建设、运行和维护提供极具参考价值的信息。

　　发展呈现四大特征

　　谈及未来配电系统发展特点，王成山认为，配电系统将呈现四大特征：低碳化、分布化、去中心化和数字化。低碳化意味着大量可再生能源将接入配电系统，同时，配电系统将支撑高电气化比例的终端用能，服务全社会能效的提升和用能低碳化。这不仅包括电能替代，如电动汽车的发展，也涉及配电系统在全社会综合能效提升中的使命与担当。分布化和去中心化强调了配电系统结构、运行方式、市场机制的改变，而数字化则是提升配电系统智能化水平和效率的重要手段，也是与配电系统相关的各种新业态发展的关键。

　　王成山表示，在一些省份，分布式光伏系统数量动辄达到数十万甚至上百万，这与传统的火电厂单体容量大、数量少形成鲜明对比。由于电源的分布化特性，相应的控制措施也需分布化，储能配置同样需要考虑分布化特点，而配电系统网架结构也需与之相适应。未来，配电系统的运行管理不可能完全依赖将所有信息上传并下发指令来解决运行控制问题，这种做法效率低也难以实现，必须依靠就地化处理和分布式解决方案应对挑战。

　　去中心化将是配电系统形态和机制的一项重大变革。传统的配电系统由于无源或少源，电力从高压到低压单向流动，需要依赖上级电网统一管理和运行。然而，未来的配电系统内部将有大量分布式电源存在，同时还存在大量新型储能系统，一个区域或一个片区完全可以构成自治力较强的局部配电系统，或者形成微电网。这意味着，这些局域网或微电网不必完全依赖于上级的统一管理和调控，从而实现去中心化，其目的就是尽可能实现分布式能源的就地消纳，避免功率大量反送上级电网。随着分布式电源数量和整体规模日益加大，这将成为解决相关问题的重要手段。

　　“在网络结构和运行方式上去中心化是必要的，同时在运营方式和市场机制上亦是如此。”王成山认为，目前配电系统市场机制尚处于起步阶段，隔墙售电和点对点交易问题都还处于讨论阶段。未来，随着电力能源就近生产、就近交易和就地利用场景的增加，去中心化的市场模式有望能够实现。

　　王成山表示，数字化是当前电力行业的重要发展趋势。过去，配电系统技术水平较低，主要原因是信息无法有效上传，导致一些先进技术手段无法运用。如今，随着通信问题的经济性解决和大量智能电表等的部署，情况已有所不同。“我们可以在原有配电系统的基础上，通过改造提升，构建一个新型的配电系统架构，并在此基础上覆盖一层信息网络，实现数据的及时上传。这一变革涉及诸多技术问题，如新型传感器技术、先进通信技术、边缘计算技术，以及物联网技术、大数据技术、人工智能技术的应用等。”这些技术有望真正实现用户侧资源的充分利用，真正做到供需互动、车网互动，为虚拟电厂等新业态的发展创造条件。

　　配电资产利用率需要提升

　　在王成山看来，未来配电系统的网架结构将发生重大变化。其演变过程反映了配电系统服务社会目标的发展过程。最初，只要能供电即可，对停电的容忍度较高。随后，社会对供电的可靠性、高效性和优质性提出了更高要求。未来将强调智能、绿色以及可定制化的供电服务，用户可根据自身需求选择高可靠性的电力供应或绿色能源。

　　“考虑未来负荷增长时，面临一个重要问题：是加大投资，按传统方式通过变压器或线路增容等手段提升配电系统供电能力，还是加大力度挖掘现有配电系统的供电潜力。”王成山分析，实际上，现有配电系统的资产利用效率尚未得到充分发挥。主要原因有两个：一是按照当前的网架设计原则，必须为可能的故障留出备用，对于两条10kV馈线手拉手联络方式，正常情况下每条馈线只能带50%的负荷，以便一条馈线故障时能够将其所带负荷转移到另一条馈线上，而承接负荷的馈线不会过负荷；二是配电系统在建设时，无论是结构、导线截面还是变电站容量选择，都是基于全年最大负荷来考虑的。然而，最大负荷占全年的时间可能不到5%，大部分时间的负荷远低于最大负荷值，这就造成平时配电资产的闲置。前者需要配电系统结构的变革，重点加强馈线间的互联互通。后者需要通过供需互动等手段，有效降低最大负荷，这一点可通过电价机制引导等方式来实现。“如果能将30%的资产利用率提升到60%，配电系统的供电能力相当于实现了翻番”。

　　配电系统是重资产型重大基础设施，过去二十余年，我国每年投入配电系统建设的资金数以千亿计，这使得我国配电系统的设备水平和供电可靠性都有了大幅提升。但相较于输电系统，由于配电系统设备类型多、数量大、涉及千家万户，技术水平尚有很大提升空间。特别是在我国能源转型的大背景下，按照传统的投资方式建设配电系统很难达到预期目标，必须通过技术创新，从建设、运行到市场机制等实行重大变革，才能构建起新型配电系统，满足实现我国“双碳”目标的需要。必须指出的是，配电系统的重大变革需要一个长时间的过程，需全社会共同努力才能达成目标。

　　文丨本报记者苏南