根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014～2020年）》，全國2020年非化石能源比例將達到15%，風電、光伏裝機容量分別不少于2億、1億千瓦；根據(jù)《新城鎮(zhèn)新能源新生活建設行動計劃》，全國2020年建成100個新能源示范城市、200個綠色能源示范縣、30個分布式光伏示范園區(qū)，新能源、分布式電源在城鎮(zhèn)電力消費中達到30%以上。預計2020年全國分布式電源裝機容量（不含小水電）達到1.5億千瓦。如此高滲透率的新能源和分布式電源的接入，如不加以有效規(guī)劃控制，勢必導致配電網(wǎng)保護配置復雜、電能質(zhì)量降低，影響其供電安全水平。與此同時，預計到2020年，我國電動汽車保有量將達到500萬輛，儲能系統(tǒng)占分布式發(fā)電裝機容量比例不低于5%，各類電能替代累計替代電量將達到10000億千瓦時。電動汽車、儲能等非線性多元化負荷的接入，都將導致配電網(wǎng)電能質(zhì)量降低，尤其是大量電動汽車集中快速充電，將引起配電網(wǎng)中的中低壓線路和配變過載，進一步拉大負荷峰谷差。 隨著分布式電源和多樣性負荷的接入，配電網(wǎng)由“無源”變?yōu)椤坝性础?，潮流由“單向”變?yōu)椤岸嘞颉?，呈現(xiàn)出愈加復雜的“多源性”特征。配電網(wǎng)迫切需要建成高度融合信息、通信、控制技術(shù)的源-網(wǎng)-荷協(xié)調(diào)運行系統(tǒng)，通過對新能源、分布式電源和多樣性負荷的有效監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)控，充分消納新能源和分布式電源，降低負荷峰谷差，提高電網(wǎng)的運行效率，實現(xiàn)傳統(tǒng)配電網(wǎng)向現(xiàn)代主動配電網(wǎng)的升級。
何為主動配電網(wǎng)
國際大電網(wǎng)協(xié)會（CIGRE）對于主動配電網(wǎng)的定義可以簡單理解為：主動配電網(wǎng)是一個內(nèi)部具有分布式能源，具有主動控制和運行能力的配電網(wǎng)。這里所說的分布式能源，包括各種形式的連接到配電網(wǎng)中的各種分布式發(fā)電、分布式儲能、電動汽車充換電設施和需求響應資源，即可控負荷?！袄錈犭姟比?lián)供機組和微網(wǎng)都是其中重要的可控資源。主動配電網(wǎng)的核心是對分布式可再生能源從被動消納到主動引導與主動利用。通過這一技術(shù)可以把配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的被動型用電網(wǎng)轉(zhuǎn)變成可以根據(jù)電網(wǎng)的實際運行狀態(tài)進行主動調(diào)節(jié)、參與電網(wǎng)運行與控制的主動配電網(wǎng)。主動配電網(wǎng)的主要特征可以歸納為四個方面：具備一定比例的分布式可控資源，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)可靈活調(diào)節(jié)，具備完善的可觀可控水平，控制中心具備協(xié)調(diào)優(yōu)化管理能力。
融合了先進的控制和信息技術(shù)的主動配電網(wǎng)，相較于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，展現(xiàn)出了一系列傳統(tǒng)配電網(wǎng)所不具備的優(yōu)勢，包括高滲透率分布式電源接入，配電網(wǎng)可靠性提升，電能品質(zhì)的提升和對可控資源的充分挖掘與利用。然而，將原有配電網(wǎng)改造成為具有以上優(yōu)勢的主動配電網(wǎng)，目前還面臨著以下障礙：一是原有配電網(wǎng)可觀測性不足，可控性較差；二是分布式電源接入能力不能定量，分布式電源報裝過程隨機性強；三是原有配電網(wǎng)可靠性提升大部分依賴設備質(zhì)量的提升；四是配電網(wǎng)電能品質(zhì)提升困難；五是分布式電源、多樣性負荷等可控資源的挖掘與利用不足。解決原有配電網(wǎng)面臨的以上問題，可從以下幾個主要方面入手。
全面提升配電系統(tǒng)感知能力
為了實現(xiàn)對配電網(wǎng)的主動控制、主動管理與主動服務，必須實現(xiàn)對配電網(wǎng)更大范圍的全面感知。采用更加經(jīng)濟、可靠、先進的傳感、通信和控制終端技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行狀態(tài)、分布式發(fā)電設備狀態(tài)、資產(chǎn)設備狀態(tài)和供電可靠狀況的實時、全面的監(jiān)視，實現(xiàn)配電網(wǎng)的可觀測性。
如下圖所示，主動配電網(wǎng)中的信息化系統(tǒng)和智能終端包括發(fā)電管理系統(tǒng)（GMS）、廣域控制系統(tǒng)（WCMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、變電站綜合自動化系統(tǒng)（SCA）、配電管理系統(tǒng)（DMS）、配電自動化系統(tǒng)（DA）、高級量測體系（AMI）、設備檢測系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、客服中心、檢修管理、氣象預報等。通過這些系統(tǒng)對配電網(wǎng)進行狀態(tài)檢測和數(shù)據(jù)采集，為主動配電網(wǎng)的規(guī)劃、運行和控制提供所需的信息，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)同步信息量測、負荷需求特性辨識、狀態(tài)估計和態(tài)勢感知，大幅提升主動配電網(wǎng)及其包含的各類資源的可觀可控水平，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的全面態(tài)勢感知。
大數(shù)據(jù)技術(shù)應用
在對主動配電網(wǎng)實現(xiàn)了全面的態(tài)勢感知后，從各類信息系統(tǒng)和智能電表所獲得的海量配電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，只有通過先進的大數(shù)據(jù)技術(shù)，將數(shù)據(jù)進行整合分析計算，才能快速生成配電網(wǎng)及網(wǎng)內(nèi)各種可控資源所需的規(guī)劃、運行控制信號。
將智能電表數(shù)據(jù)與配電網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲、調(diào)度SCADA等信息系統(tǒng)進行結(jié)合，能夠?qū)τ脩粲秒娦袨檫M行分析，為用戶提供定制供電服務；對系統(tǒng)產(chǎn)生的非技術(shù)性網(wǎng)損進行分析，減少竊電行為的發(fā)生；對配電變壓器的負載率進行實時在線監(jiān)測，提高配電網(wǎng)資產(chǎn)利用率；實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自愈控制，提高配電網(wǎng)供電可靠性；對電網(wǎng)和用戶互動形成的低壓電網(wǎng)拓撲狀態(tài)在線確定，提升供電系統(tǒng)服務能力，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化維護；對配電網(wǎng)中的負荷和分布式電源的出力進行精確預測，從而實現(xiàn)需求側(cè)響應和對用戶的高品質(zhì)服務。
將設備監(jiān)測、配電管理系統(tǒng)、客服系統(tǒng)和檢修管理系統(tǒng)有機融合，在線確定設備監(jiān)控指標，對設備進行全壽命周期管理；將智能電表、調(diào)度SCADA系統(tǒng)、線路監(jiān)測PMU系統(tǒng)、設備狀態(tài)監(jiān)測、微氣象等數(shù)據(jù)進行融合，形成新一代智能電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)，在線確定負荷模型，在線辨識發(fā)電機參數(shù)，在線確定輸電設備參數(shù)和限值，建立分布分層的智能電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的描述、診斷、預見和處方性分析，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的主動控制。 基于智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的主動配電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運營和維護系統(tǒng)是充分挖掘主動配電網(wǎng)潛力的核心要素，未來能夠?qū)崿F(xiàn)更深入的電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值挖掘，為用戶用電、供電企業(yè)管理和政府的政策制定提供全方位的增值服務。
規(guī)劃運行一體化技術(shù)
現(xiàn)狀配電網(wǎng)規(guī)劃與運行是兩個既相互關(guān)聯(lián)，又相互獨立的職能，這主要是由配電網(wǎng)運行基礎數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)采集困難以及配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)相對滯后造成的。在主動配電網(wǎng)內(nèi)引入了大量出力波動的分布式電源和非線性負荷后，配電網(wǎng)規(guī)劃的難度進一步增加，規(guī)劃精度也更加難以保障。為了解決這一難題，國網(wǎng)北京市電力公司、北京電力經(jīng)濟技術(shù)研究院以及清華大學等多家高校和科研單位共同組成了國家863“主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”攻關(guān)小組。小組提出了主動配電網(wǎng)規(guī)劃與運行一體化的規(guī)劃理念，通過主動配電網(wǎng)規(guī)劃方案與實時運行數(shù)據(jù)進行滾動校核，不斷修正規(guī)劃方案，從而降低配電網(wǎng)規(guī)劃與運行之間的差距，提升配電網(wǎng)規(guī)劃的精度，更有效地指導配電網(wǎng)的建設和運行。北京電力經(jīng)濟技術(shù)研究院還牽頭開發(fā)了主動配電網(wǎng)規(guī)劃運行一體化實時信息采集與仿真平臺，目前已經(jīng)上線試運行。
總之，要充分利用主動配電網(wǎng)的可控資源，未來仍需研究能夠?qū)崿F(xiàn)主動規(guī)劃、感知、管理、控制與服務的裝置和系統(tǒng)，更好地解決主動配電網(wǎng)的新問題和現(xiàn)有配電網(wǎng)的老問題，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的運行目標，提升配電網(wǎng)電能品質(zhì)，提高清潔能源的消納能力，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務。
