【观点】天津大学 王成山等：智能配电网的新形态及其灵活性特征分析与应用（上篇）

智能配电网的新形态与新挑战

    电力是现代社会最不可或缺的能源利用方式，大力发展智能电网已成为新一轮能源革命的重要任务之一。其中，配电系统与用户的联系最为紧密，对用户的影响最为直接——供电可靠性、电能质量与服务体验的提升，以及各种分布式绿色能源的消纳、电动汽车与灵活负荷的接入、多主体间的市场交易互动等，都需要通过配电系统来完成[1]。由此带来的多时空动态交织耦合、多利益主体博弈互动等大量不确定性因素使配电系统的行为特征高度复杂，有力驱动了配网形态的不断演化，从而在物理结构上对智能配电技术实现形成支撑。例如，基于多端柔性开关（Soft Open Point，SOP）的蜂窝状配电网即可能是未来智能配电网的一种理想化形态，如图1所示。在未来的高级形态下，多种要素的融合影响将使配网特性更加复杂，分布式能源的间歇性与波动性、电动汽车等新型负荷的时空转移、信息量测和传输的随机误差、市场交易中的人工决策和复杂博弈等使配电网的不确定性显著增强，使配电网从规划建设到运行控制的全过程技术体系都面临着巨大的挑战。

     复杂不确定性的有效应对需要配电网具备更强的可控性和灵活性。随着越来越多新型可调度资源的出现，传统面向特定局部场景或设备的优化方法已无法满足复杂不确定性环境下的全局性优化调度需求。由此，配电网高级形态下的灵活性问题逐渐上升到整体系统层面，并成为智能配电网技术发展中需解决的关键问题之一。

智能配电网灵活性的涵义

    与传统配电技术理念中的狭义灵活性不同，智能配电网的灵活性旨在实现系统层面灵活调度能力的通用化表述，并建立涵盖各种具体灵活性需求的一致性分析框架，在本质上反映配电网充分统筹和利用系统内可调度资源、有效应对运行中的多重不确定性因素扰动、灵活适应各种复杂运行环境并维持高水平运行目标实现的能力。

    智能配电网的灵活性体现在源-网-荷各个环节，根据物理本质的不同可以将其划分为一次、二次和三次等多个层级。其中，一次灵活性反映了智能配电网多时空尺度能量的平衡与控制能力；二次灵活性反映了智能配电网的全面信息感知与灵活运行调度能力；三次灵活性的本质是通过灵活的市场机制来调节电网的供需平衡进而改变用户的发、用电行为。由于三次灵活性以市场覆盖下的全体用户作为调度资源，因此具有巨大的调节潜力，但在经济性和时效性方面则存在一定差距，并且依赖于对用户行为特征的准确分析和预测。因此，从灵活性的角度看三次灵活性主要定位于在一次和二次灵活性无法满足系统需求时最终通过价格机制发挥调节作用。

    本文转载自《电力系统自动化》2018年第42卷第10期，未完待续，欢迎品读。

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