新型电力系统配电网网格化规划及应用

新型电力系统配电网发展与01背景02新型电力系统配电网网格的定义和内涵03网格化规划流程与关键技术04典型应用场景 CONTENTS 新型电力系统配电网发展与背景1.电力系统的五大转变与新型特电源电源构成由以化石能源发电为主导，向构成大规模可再生能源发电为主转变电网由“输配用”单向逐级输电网络向形态多元双向温合层次结构网络转变负荷特性由刚性、消费性向柔性、产消型转变技术由支撑机械电磁系统向支撑机电，半基础导体混合系统转变用能由“源随荷动”单项计划调控向源强度网荷储多元协同互动转变 新型电力系统配电网发展与背景2.配电网转型升级面临的挑战随着新要素发展、新业态驱动，配电网的功能定位、运行特征、系统形态发生了深刻的变化。总体来看，配电网功能定位从被动单向逐级配送网络，向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变，（1）配电网架不适应光伏高渗透导致设备反向重载；电能质量问题突出：设备运行效率降低（3）源网荷储协同运行能力不足单个微电网的控制能力不足：配-微协同控制能力不足；虚拟电厂协同控制能力不足， （2）智能化水平不适应数据采集感知能力不足，继电保护不能适应双向潮流的需求；通信设施需进一步完善（4）相关机制驱待完善光伏开发、车网互动缺乏有序引得与约束：价格形成机制有待理顺；源网荷储一体化服务商业模式待探索 新型电力系统配电网发展与背景3.新型电力系统配电网的形态和特物理形态四高特征供电高可靠呈现分层分群协同化、潮流分布概率物理电网坚强可靠，具备防御极端灾害能力化、源网荷储一体化形态源荷高聚合：数字形态具备对多元分布式源荷要素的灵活承载、高效消纳能力呈现业务融合协同化、运行控制智能信息高融合化、电网全景透明化"形态配电网感知和运行控制体系优化完善，物理与信息系统产商业形态实现融合协控，具备资源优化配置能力呈现"市场主体多元化、交易品种多样>服务高品质化、价值实现多重化"形态商业模式、市场机制完善，多能融合业务广泛开展，具备支撑多元主体灵活交易、优质服务的能力 三大形态 新型电力系统配电网发展与背景4.配电网发展阶段及演变路径考虑能源转型下分布式新能源、新型储能等新要素规模化发展态势，新型电力系统配电网将以保障安全可靠供电为基本前提、以承载能源清洁转型为重要目标、以服务多元用能需求为重点方向、以数字化智慧化升级为基础支撑，按照加速转型、总体形成和巩固提升三个阶段有序推进。建成“安全、绿色、透明、开放”的新型电力系统配电网，提升配电网的“韧性”“弹性”“"桑性”。重点提升配电网安全韧性水平，夯实新型重点提升配电网“四电力系统配电网建设高"能力，基本建成基础新型电力系统配电网加速转型阶段总体形成阶段 重点升级配电网服务柔性水平，全面建成新型电力系统配电网巩固提升阶段 二、新型电力系统配电周发展与背景5.配电网购减新要款>分布分有式 >$元化负落 新型电力系统配电网发展与背景6.配电网新技术应用的关键技术与设备、终端系统（智能电能表）、智能负荷管理系统、智能电网通源荷互动技术信系统、电力需求侧管理系统?直流两侧装曾和直流保护装置两大类，也可采用兼具量测和直流配电技术保护功能的直流配电单元装置 微电网（群）电能管理系统控制器、智能终端，云-边端三层协同的控制技术智能电力监控系统、分布式电能管理系统、柔性互联装置包括感知层、网络层、平台层、应用层 01新型电力系统配电网发展与背景02新型电力系统配电网网格的定义和内涵03网格化规划流程与关键技术04典型应用场景 CONTENTS 三、新型电力系统配电同网格的定义和内涵1.新型电力来统配电网网定义 新型电力系统配电网网格的定义和内涵1.新型电力系统配电网网格内涵产新型配电网格需要高效服务分布式新能源就近消纳，新型配电网格需要充分挖掘新型源荷储票素调节潜力新型配电网格需要强化极端自然灭害的抵御能力。表2-1新型电力系统配电网网格.压性和特性属性特性传统网格能量属性供需匹配能力(平衡性）能量单向流动快速响应能力同步机主导的机械电磁技术属性(灵活性)系统，配电网快速响应能力弱环境属性抵御扰动能力抵御内外部环境变化引(韧性)起扰动能力弱 新型电力系统配电网网格的定义和内涵2. 能量属性和特性◆能量属性◆能量特性能源密度未来海量分布式新能源广泛接入配电网，分布口能量供需平衡的匹配性式电源渗透率快速提升，配电网全电压等级潮流双·局部配电网的供给和需求之间存在不向流动，由无源变为有源匹配的情况，需要通过柔性负荷参与电力系统调节实现能量的供需平衡，能虽密度配电网具备更高的供电可靠性和供电能力，多但也加剧了系统的复杂性和控制难度。元源荷深度互动，虚拟电厂聚合商广泛推广，能够口能量资源配置的时空性承载更大规模电能的流动需求。能够实现能量在时间和空间上的传输和分配。对能源的基础设施建设提出用能强度终端能源消费的清洁化水平持续提升，人均居了更高的要求，需要增大投资进行系民生活用电量显著提升，形成以电为中心、多能互统改造，满足资源配置的需求补的用能格局。 新型电力系统配电网网格的定义和内涵2. 能量属性和特性传统网格仅采用负荷密度指标，难以实际反映网格的能量强度，在此基础上，需进一步引入分布式可再生能源密度量指标衡网格的能量强度，新型电力系统网格特征评价指标及供需匹配特性评价指标如表2-2、表2-3所示。表2-2新型中力系统网格特征评价指标属性一级指标指标释义一级指标指区域内最高负荷时平均单负荷密度负荷密度位面积的负荷值能量属分布式可再生能源分布式可再生能指区域内所有可利用分布式能源（风光等）平均单位面密度源密度积能够提供的发电功率 表2-3供需匹配特性评价指标二级指标负荷密度分布式光伏电源密度分散式风电电源密度分布式生物质能电源密度分布式水电电源密度 新型电力系统配电网网格的定义和内涵二、3.技术属性和特性→技术属性◆技术特性在设备类型上，除了传统旋转电机、传输线口不同类型设备的集成性电缆、变压器、隔离开关、保护设备等传统除了需要集成传统交流设备以外，还的交流电力设备以外，还含有大量电力电子需要进一步集成大虽变流器、逆变器设备，如变流器、逆变器、直流-直流转换器等具有非线性和低转动惯特性的电等。力电子设备。但在系统设计，调试和在技术基础上，传统网格是同步机为主导的运行方面存在很高的集成难度。机械电磁系统，新型电力系统配电网网格是口设备能量响应的高效性电力电子设备和同步机共同主导的混合系统、设备需要能够对各类运行方式，突发电力电子设备的广泛应用，能够实现高效能状态进行快速响应，要求其具备高效量转换和灵活的电力控制，但也给系统带来的能量响应效率，以确保电力电子设潮流非线性、低转动惯量特性等负面影响。备的正常运行和性能优化。 新型电力系统配电网网格的定义和内涵3.技术属性和特性由于电力电子设备的大范围应用，新型电力系统的设备属性呈现出具备依托电力电子设备实现快速响应的能力，进行响应的设备主体主要有分布式电源，多元化负荷，储能设施。新型电力系统网格特征评价指标及快速响应特性指标体系如表2-4、表2-5所示。表2-4新型电力系统网格特征评价指标属性一级指标指标释义一级指标在一个区域内，可调节出力分布式电源大小的分布式光伏系统安装调节能力容量与该区域内分布式光伏分布式电源调节能力系统总容盘之问的比值负荷响应能在一个区域内，可响应负荷技术属性力与该区域内年最大负荷之间的比值负荷响应能力储能调节能在一个区域内，储能容量与典型日最大负荷峰谷差值一力半的比值储能调节能力 表2-5快速响应特性指标体系二级指标分布式光伏可控率分布式风电可控率分布式生物质能可控率分布式水电可控率电动汽车负荷响应能力柔性负荷响应能力储能功率调节能力储能电呈调节能力 新型电力系统配电网网格的定义和内涵4.环境属性和特性→环境属性◆环境特性包括台风、雷雨等恶劣天气，以及污秽、洪口气象条件的多变性涝、覆冰等恶劣自然条件，以及系统各种运复杂多变气象条件给配电网安全可靠运行方式下所面临的多样化运行工况。行提出了更高的保障要求，需要通过更在抵御能力方面，传统网格较弱，新型电力加灵活的供电模式组合，以满足极端自系统配电网网格具备较强的自愈能力，对灾然灾害情况下配电网的安全供电需求。害的抵御能力较强。在内部扰动方面，传统网格面临的扰动是运口运行工况的复杂性行方式切换时，电磁暂态过程引起的扰动，随着新型源荷接入的场景不断丰富，大量新型电力系统配电网网格需在此基础上，进电力电子设备需要保持高度的稳定性，以一步抵御大规模电力电子设备接入造成的非应对配电网可能出现的各类运行工况，！线性、低惯虽的影响。满足各类运行工况的需求。 以 新型电力系统配电网网格的定义和内涵4.环境属性和特性新型电力系统配电网网格具备很强的抵御自然灾害的能力，同时能够在多种运行工况下保持或快速恢复供电的能力。按照能力的高低可分为高韧性，一般韧性，低韧性等不同场景，新型电力系统网格特征评价指标及抵御扰动特性指标体系如表2-6、表2-7所示。表2-8新型电力系统网格特征评价指标属性一级指标指标释义一级指标受灾停电频在一个区域内，风、雷、污率冰、涝等多种灾害下，平均一年内造成设备停电的次数受灾停电频率环境压性扰动停电频在一个区域内，谐波、电压率闪变、功率波动，平均一年内造成设备停电的次数抚动停电频率 表2-7抵御扰动特性指标体系二级指标台风停电频率（次/年）雷害停电频率(次/年）污移停电频率（次/年）覆冰停电频率（次/年）洪涝停电频率（次/年）谐波停电频率（次/年）电压闪变停电频率（次/年）功率波动停电频率(次/年） 01新型电力系统配电网发展与背景02新型电力系统配电网网格的定义和内涵03网格化规划流程与关键技术04典型应用场景 CONTENTS 网格化规划流程与关键技术三1.网格边界划分常规网格边界划分方法计及新要索的网格边界优化方法口目前主要按照《配电网规划设口基于多层聚类的网格划分方法计技术导则》（DL/T5729利用数学中的分形理论，对网格地理空间及负荷密度的布局一致性2023）要求进行区块划分进行分析优先考虑自然地形地貌与城市大行政区域分界等情况；考虑将同一用地性质划分至同一网格内；口基于机器学习的网格划分方法应尽可能将同一街区、社区划利用人工神经网络、分至同一网格中；分网格边界尽可能将源荷密度类似的地块划分至同一网格中。 开始图3-1于多层聚类的分布层划分流程强化学习等方法，通过数据驱动建模的方式划图3-2基于机器学习的分布层划分流程 智能体与不反 网格化规划流程与关键技术三、2.网格建设标准分类建设需求基于供需匹配特性的基于快速响应特性的网格平衡性建设需求网格灵活性建设需求采用A+到E-的基于经济及设定网格电源、负荷、负荷发展的等级划分和评价模储能特性指标分布区间式，提出新型电力系统配电网按照95%置信度计算网格综合等级的评价方法区间边界网格特性平衡性灵活性电源需度多样本源市彩元颜彩增硒能A+A负BB高调度网格景荷低调度无调度无响应DDD综合评价图3-3网格建设需求划分 网格化规划流程与关键技术三2.网格建设标准分类一一分类方法>指标评分方法为百分制评价法，首先确定评价对象的二级指标数值，其次对各项二级指标进行百分制的打分评价，然后依据各二级指标的权重，加权求得网格综合评价分数。》权重设置方法采用基于层次分析法和主成分分析法相结合的权重设置方法，首先采用层次分析法分析网格特征评价指标权重，其次采用主成分分析法调整网格评价指标权重。综合评分计算各项指标的单项指标评分和综合权重乘积之和 口根据网格综合评价得分结果，得到基于综合评价的典型网格场景类型定义如下表所示：表3-1基于综合评价的典型网格场最类型定义网格建设标准分类」网格综合评价得分极高可靠性建设标准81~100高可靠性建设标准61~80较高可壶性建设标准41~60一般可靠性建设标准21~40低可靠性建设标准0~20 网格化规划流程与关键技术3.网格化规划内容与流程规划新边界规划新内容考虑分布式新能源的影响考虑多元化负荷典型场景·向交直流混合网架规划扩展