雙碳背景下新型配電技術(shù)分析

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摘要：“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略背景下，高比例可再生能源接入、清潔低碳化的新型電力系統(tǒng)建設快速推進，配電系統(tǒng)的形態(tài)和功能定位均發(fā)生深刻改變，現(xiàn)行標準體系在整個配電業(yè)務領域中存在重要支撐標準缺失以及不適應、不協(xié)調(diào)和不銜接問題，已難以滿足新型配電系統(tǒng)發(fā)展需求。充分考慮技術(shù)發(fā)展和業(yè)務需要，提出了系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、動態(tài)性、引領性標準體系構(gòu)建原則；基于多維模型理論，建立了雪花型多維結(jié)構(gòu)模型，為標準體系的信息化管理奠定基礎；以配電專業(yè)技術(shù)方向為主線，設計了覆蓋全壽命周期的多層次標準體系架構(gòu)；針對重點技術(shù)領域，分析了標準需求并實現(xiàn)了重點標準的規(guī)劃布局，為促進智能配電網(wǎng)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有效標準供給和方向指引。

關(guān)鍵詞:新型配電系統(tǒng)；標準體系；構(gòu)建原則；多維結(jié)構(gòu)模型；設計框架；需求分析；標準布局

引言：近年來，國家提出了“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標，實施可再生能源替代行動，構(gòu)建清潔低碳化新型電力系統(tǒng)[1-2]。分布式電源、分布式儲能與新型負荷的大量接入使得配電系統(tǒng)出現(xiàn)供電多元化、用電互動化、電力電子化、裝備智能化以及管理數(shù)字化等全新形態(tài)特征，數(shù)字技術(shù)與能源技術(shù)的深度融合與廣泛應用，為新型配電系統(tǒng)建設的快速推進創(chuàng)造了極為有利的條件。2022年7月，國家能源局發(fā)布《能源碳達峰、碳中和標準提升行動計劃》，要求統(tǒng)籌推進能源行業(yè)標準與國家、團體相關(guān)標準協(xié)調(diào)一致的新型標準體系建設，開展新型電力系統(tǒng)標準體系研究，大力推進智能配電網(wǎng)標準化，提升配電網(wǎng)靈活智能互動能力[3-4]。在能源供給和消費清潔化等驅(qū)動力影響下，配電系統(tǒng)已由源隨荷動轉(zhuǎn)變?yōu)樵春苫印Ｔ陔娫磦?cè)，新能源的接入促進了配電系統(tǒng)能量來源的低碳化和多元化；在電網(wǎng)側(cè)，交直流混合配電[3-5]、靈活配電[6]、配電物聯(lián)網(wǎng)[7]、一二次融合開關(guān)[8-10]與智能配電終端[11]等先進配電技術(shù)的應用，有效支撐系統(tǒng)實現(xiàn)可觀、可測和可控。傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的規(guī)劃、建設與運維技術(shù)標準已難以適應和指導清潔低碳化的新型配電系統(tǒng)。國內(nèi)外學者針對標準體系開展了大量研究[12-17]。文獻[12]研究設計了新一代智能電網(wǎng)標準體系分層架構(gòu)和概念模型，構(gòu)建了總體框架，其中智能配電作為標準體系中8個專業(yè)方向之一，共包含4個技術(shù)領域，即配電網(wǎng)運行與控制、微電網(wǎng)、分布式電源并網(wǎng)和柔性交直流配電網(wǎng)。文獻[13]研究提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)標準體系的層次結(jié)構(gòu)及體系表，從智能電網(wǎng)、特高壓及新型輸電、清潔能源以及電網(wǎng)互聯(lián)等4個方面分析了技術(shù)領域的標準需求，智能配電作為13個技術(shù)領域之一，包含了配電自動化、柔性配電、微電網(wǎng)和分布式電源4個標準系列。文獻[14]基于參考架構(gòu)模型（SGAM）、用例架構(gòu)、映射圖等標準工具，設計了智能電網(wǎng)標準體系架構(gòu)，包括電氣技術(shù)、系統(tǒng)運行和通用3個大類，其中規(guī)劃域包含在電氣技術(shù)類中，配電域包含在系統(tǒng)運行類中。綜上已有的相關(guān)標準體系研究中，配電領域技術(shù)標準僅作為其中一個分支，主要側(cè)重于跨領域交互或自動化技術(shù)提升應用，均未針對新型配電系統(tǒng)的全壽命周期細化專業(yè)技術(shù)方向，仍然存在重要支撐標準的缺失和空白點。隨著能源“雙碳”標準提升行動計劃實施和新型電力系統(tǒng)建設的快速推進，配電系統(tǒng)的形態(tài)和功能定位均發(fā)生了深刻改變，現(xiàn)行的標準體系多基于傳統(tǒng)單源型的中低壓交流配電系統(tǒng)構(gòu)建，已難以滿足多源化、強互動交直流混合新型配電系統(tǒng)的實際技術(shù)需求，在落實國家戰(zhàn)略和高質(zhì)量發(fā)展方面存在不適應、不協(xié)調(diào)和不銜接的問題。由于新型配電系統(tǒng)內(nèi)涵外延豐富，建設新型配電系統(tǒng)技術(shù)標準體系是一項系統(tǒng)性綜合工程，構(gòu)建層次合理、內(nèi)容全面、便于操作的新型配電系統(tǒng)技術(shù)標準體系已迫在眉睫。本文基于配電全業(yè)務流程、全生命周期、全核心環(huán)節(jié)標準現(xiàn)狀，提出了新型配電系統(tǒng)標準體系構(gòu)建原則，利用多維模型理論建立了雪花型多維結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)專業(yè)技術(shù)方向結(jié)構(gòu)主線劃分，設計了多層次標準體系架構(gòu)，深入分析了重點技術(shù)領域標準需求與規(guī)劃布局，為提升標準體系對高比例可再生能源接入和高比例電力電子設備配置的“雙高”特征新型配電系統(tǒng)和“雙碳”戰(zhàn)略目標的適應性提供理論和技術(shù)支撐。

1標準體系構(gòu)建原則

新型配電系統(tǒng)涵蓋規(guī)劃建設、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各個環(huán)節(jié)的全壽命周期過程，是高比例可再生能源接入新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，也是清潔低碳、安全高效能源體系的核心要素，承載著源網(wǎng)荷儲多元化協(xié)同和能源與信息的深度融合。構(gòu)建新型配電系統(tǒng)技術(shù)標準體系時需充分考慮技術(shù)發(fā)展、市場需求以及政策影響，需要遵循系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、動態(tài)性、引領性等基本原則。

1）系統(tǒng)性原則。新型配電系統(tǒng)標準體系的構(gòu)建，不是單個標準的獨立闡述或簡單機械地組合在一起，而是要作為一個系統(tǒng)性的綜合工程考慮。需充分利用系統(tǒng)工程理論，保證整個體系的全面性和標準層次的清晰性，使每項標準歸屬于其中的某個層次，并具有一定的可擴展和可分解性。各層次標準之間應互聯(lián)互通、互為補充，避免重復交叉或互相矛盾，以保證新型配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)及其全壽命周期過程中的整體協(xié)調(diào)優(yōu)化。

2）協(xié)調(diào)性原則。新型配電系統(tǒng)標準體系構(gòu)建的目的是為了有效規(guī)范和指導新型配電系統(tǒng)全壽命周期中規(guī)劃建設、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各個環(huán)節(jié)，要堅持各專業(yè)技術(shù)領域技術(shù)標準之間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，需處理好繼承與創(chuàng)新、整體與局部的關(guān)系，各專業(yè)技術(shù)方向的標準既體現(xiàn)自身的體系性，又要保證與其他專業(yè)技術(shù)方向標準相銜接，保障整個新型配電系統(tǒng)標準體系的兼容性和完整性。建設新型配電系統(tǒng)標準體系應在充分梳理分析已有技術(shù)標準的適應性和技術(shù)發(fā)展背景下的新需求基礎上，進行深度整合或適度升級，以保障體系各組成要素與專業(yè)技術(shù)子體系之間的協(xié)調(diào)配合與互聯(lián)互通。

3）動態(tài)性原則。新型配電系統(tǒng)標準體系的構(gòu)建是一個動態(tài)更新和不斷迭代的過程，適應當前各專業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平，體系內(nèi)部的各項標準應根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)劃建設、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等方面的技術(shù)水平和相關(guān)產(chǎn)品功能性能的改進及時地進行制訂、修訂及廢止；結(jié)合先進配電技術(shù)發(fā)展趨勢和配電領域技術(shù)水平的提升，應保持整個標準體系的開放性和可拓展性，在標準體系中預留出可供標準更新優(yōu)化的空間，以便于標準的進出。

4）引領性原則。新型配電系統(tǒng)標準體系的構(gòu)建應具備一定的前瞻性，需及時跟蹤并充分掌握國內(nèi)外配電技術(shù)的發(fā)展趨勢及其內(nèi)在規(guī)律，體現(xiàn)適用性和先進性；需結(jié)合配電技術(shù)水平的提升及其與信息技術(shù)、低碳技術(shù)的融合應用，適應并滿足各專業(yè)技術(shù)新需求，適當超前布局配電網(wǎng)規(guī)劃建設、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各專業(yè)技術(shù)方向的制修訂標準明細表，發(fā)揮對配電領域各專業(yè)技術(shù)未來發(fā)展方向的引導作用，為發(fā)展戰(zhàn)略的全局性謀劃與實時調(diào)整提供決策支持。

2多維結(jié)構(gòu)模型設計

2.1多維模型理論基礎

多維模型是基于多維分析中的維與度量建立起來的數(shù)據(jù)庫模型，通過在數(shù)據(jù)信息組織方式上的優(yōu)化，使其更適用于多維分析。在設計多維模型時，常根據(jù)事實表與維表之間的關(guān)系，將模型設計為星型模型或者雪花型模型[18-19]。星型模型每個維度保存在單個維表中，所有維度的維表都直接連接到事實表，這樣事實表的周圍就被維表包圍著，呈放射星狀，所以稱之為星型模型。在星形模型中事實表與維度表關(guān)系具體如圖1所示。雪花型模型是對星型模型的擴展，每個維度可由多個維表進行描述，與事實表相連的維表可以向外連接到其他詳細維表，呈雪花狀，所以稱之為雪花型模型。雪花型模型在一定程度上節(jié)省了存儲空間，但在進行某些查詢時就需要通過表進行聯(lián)接。在雪花型模型中事實表與維度表關(guān)系具體如圖2所示。

2.2標準體系多維結(jié)構(gòu)模型

新型配電系統(tǒng)標準體系結(jié)構(gòu)劃分具有多專業(yè)、多屬性、多層次、多狀態(tài)、多歸口、多時間等多維度特征，每個維度需要由多個維表進行描述，與事實表相連的維表還需要向外連接到其他詳細維表。因此，選用雪花型模型設計新型配電系統(tǒng)標準體系的多維結(jié)構(gòu)，支撐新型配電系統(tǒng)標準庫的構(gòu)建、查詢與深度分析。新型配電系統(tǒng)標準體系結(jié)構(gòu)模型設計按照多維模型構(gòu)建方法和內(nèi)在特征，圍繞規(guī)劃建設、施工驗收、運行維護、自動化與智能化四大系列全壽命周期內(nèi)所有具體技術(shù)標準，選擇專業(yè)維、屬性維、層次維、狀態(tài)維、歸口維、時間維等幾個維度構(gòu)建雪花型多維模型，具體如圖3所示。其中，專業(yè)維是按照標準所歸屬的更加具體、更加細化的專業(yè)技術(shù)方向進行設定，主要包括配電系統(tǒng)規(guī)劃、配電系統(tǒng)設計、配電系統(tǒng)評價、配電系統(tǒng)施工、配電系統(tǒng)調(diào)試、配電系統(tǒng)驗收、配電系統(tǒng)建模、配電系統(tǒng)仿真、配電系統(tǒng)分析、配電系統(tǒng)運行、配電系統(tǒng)測試、配電系統(tǒng)檢修、配電自動化、一二次融合、配電智能運檢、配電智能搶修、配電物聯(lián)網(wǎng)、臺區(qū)智能化等專業(yè)。屬性維是按照執(zhí)行要求的不同分為強制性標準、推薦性標準和指導性技術(shù)文件。層次維按照級別高低和適用范圍不同分為國家標準、行業(yè)標準、地方標準、團體標準和企業(yè)標準。狀態(tài)維按照標準在整個全壽命周期中的階段分為規(guī)劃中標準、編制中標準、已發(fā)布標準、應修訂標準、應廢止標準5個維度。標準在整個全壽命周期的不同階段劃分情況具體如圖4所示。歸口維是按照標準所歸屬的標準化技術(shù)委員會或主管部門，主要包括全國標準化技術(shù)委員會、行業(yè)標準化技術(shù)委員會、地方質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、團體標準化技術(shù)委員會、電網(wǎng)企業(yè)等。時間維主要按照標準在整個全壽命周期中的關(guān)鍵階段的時間節(jié)點，如標準具體發(fā)布實施和廢止的時間，一般可具體到年月日。對于多次修訂的技術(shù)標準，每次新修訂標準的發(fā)布實施時間，即為上一版本的廢止失效時間。

3標準體系架構(gòu)設計

新型配電系統(tǒng)的標準體系框架依據(jù)專業(yè)技術(shù)方向結(jié)構(gòu)主線進行劃分與設計，主要由1個體系、4個專業(yè)方向、18個技術(shù)領域、若干個技術(shù)標準等4個層次組成，具體如圖5所示。圖5中的“一二次融合類、配電物聯(lián)網(wǎng)類”等標粗的技術(shù)領域以及“配電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)設計、配電網(wǎng)承載能力評估、配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求”等標粗的技術(shù)標準為新型配電系統(tǒng)新增部分，其余未標粗的技術(shù)領域和技術(shù)標準則為已有內(nèi)容，但均需要根據(jù)技術(shù)發(fā)展和新產(chǎn)品應用具體情況對已有相應技術(shù)標準進行滾動修訂與完善。

3.1規(guī)劃建設標準

新型配電系統(tǒng)的規(guī)劃建設標準主要規(guī)范配電網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)、配電自動化規(guī)劃、設計以及配電設備運行狀態(tài)、能效、安全性、經(jīng)濟性評估評價等方面的技術(shù)要求，包括如下3部分。

1）配電系統(tǒng)規(guī)劃類標準。結(jié)合以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建背景下新型配電系統(tǒng)的發(fā)展方向，對配電網(wǎng)在技術(shù)層面的發(fā)展進行規(guī)劃，同時對配電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型技術(shù)路線進行設計。主要包括配電網(wǎng)規(guī)劃、配電物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃、配電自動化規(guī)劃、配電網(wǎng)格化規(guī)劃等相關(guān)標準。

2）配電系統(tǒng)設計類標準。配電系統(tǒng)的設計應結(jié)合負荷的性質(zhì)、用電容量、地區(qū)供電條件等情況，合理確定設計方案，滿足供電需求。主要包括供配電系統(tǒng)設計、中低壓配電網(wǎng)建設改造、中低壓配電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)設計、分布式電源接入配電網(wǎng)設計、儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)設計、微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)設計等方面的標準。

3）配電系統(tǒng)評價類標準。通過評估評價找出配電網(wǎng)在建設和運行過程中的問題和差距，促進配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，提升配電網(wǎng)整體發(fā)展水平。主要包括配電設備狀態(tài)、分布式電源接入配電網(wǎng)承載能力評估、配電網(wǎng)可靠性評估、配電網(wǎng)運行風險識別評估、配電網(wǎng)碳指數(shù)評價、配電網(wǎng)運營評價、配網(wǎng)工程后評價、配電自動化建設效果、配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟評價等相關(guān)標準。

3.2施工驗收標準

新型配電系統(tǒng)的施工驗收標準主要規(guī)范110kV及以下電壓等級配電開關(guān)、配電變壓器、母線裝置、電纜線路、接地裝置及盤柜和二次回路接線等電氣裝置及系統(tǒng)化工程的施工、驗收、工程質(zhì)量檢測等技術(shù)要求，包括如下3部分。

1）配電系統(tǒng)施工類標準。規(guī)范配電系統(tǒng)電氣裝置在安裝施工方面的技術(shù)要求，同時為有效保障配電設備入網(wǎng)后系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，需要持續(xù)完善配電系統(tǒng)施工工藝類標準。主要包括110kV及以下電壓等級配電開關(guān)、母線裝置、電纜線路、接地裝置及盤柜、配電變壓器、剩余電流動作保護電器和二次回路接線等電氣裝置及系統(tǒng)化工程安裝施工等相關(guān)標準

2）配電系統(tǒng)調(diào)試類標準。規(guī)范配電系統(tǒng)在調(diào)試方面的技術(shù)要求，為配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。主要包括配電開關(guān)和電纜線路等配電一二次設備調(diào)試、平臺系統(tǒng)調(diào)試、分布式電源接入配電網(wǎng)并網(wǎng)工程調(diào)試等相關(guān)標準。3）配電系統(tǒng)驗收類標準。規(guī)范配電系統(tǒng)在測試驗收方面的技術(shù)要求，為檢驗配電網(wǎng)系統(tǒng)性能、保證工程順利投運提供支撐。主要包括配電開關(guān)、配電變壓器等配電設備試驗測試以及架空線路、電纜線路、配電設備及平臺系統(tǒng)驗收等相關(guān)標準。

3.3運行維護標準

新型配電系統(tǒng)的運行維護標準主要規(guī)范配電網(wǎng)及其關(guān)鍵設備的運行控制、運維檢修等方面的技術(shù)要求，包括如下5部分。

1）配電系統(tǒng)建模類標準。通過建立標準化的數(shù)學模型和物理模型，規(guī)范配電網(wǎng)元件級、設備級、系統(tǒng)級二維和三維動態(tài)建模方法。主要包括元件建模、設備建模、系統(tǒng)建模等相關(guān)標準。

2）配電系統(tǒng)仿真類標準。解決日益廣泛的配電系統(tǒng)數(shù)字仿真、物理仿真、數(shù)模混合仿真等系統(tǒng)存在的模型、構(gòu)成、方法等方面存在的差異性問題，規(guī)范化仿真操作、程序和技術(shù)要求。

3）配電系統(tǒng)運行類標準。保證配電系統(tǒng)、配電設備運行的安全穩(wěn)定性，對配電網(wǎng)以及配電線路、配電變壓器、開關(guān)等配電設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、預判、告警及規(guī)范化管理。主要包括配電網(wǎng)運行控制、農(nóng)村無人值班變電站以及農(nóng)村電網(wǎng)剩余電流動作保護器架空線路及設備運行、預裝式戶外開關(guān)站運行及維護、戶外高壓開關(guān)運行、配電變壓器運行以及農(nóng)村電網(wǎng)剩余電流動作保護器等相關(guān)標準。

4）配電系統(tǒng)分析類標準。主要規(guī)范配電網(wǎng)狀態(tài)估計、拓撲分析、潮流計算、可靠性計算、結(jié)構(gòu)優(yōu)化或網(wǎng)絡重構(gòu)、電壓調(diào)整和無功優(yōu)化、故障定位隔離與恢復等方面的相關(guān)標準。

5）配電系統(tǒng)測試類標準。配電系統(tǒng)測試對于保障配電系統(tǒng)建設質(zhì)量和實用化水平具有重要意義。主要包括架空線路、電纜線路、配電變壓器、故障指示器、智能配變終端、高壓開關(guān)、低壓斷路器以及分布式電源接入配電網(wǎng)等相關(guān)測試標準。

6）配電系統(tǒng)檢修類標準。為提高配電檢修作業(yè)質(zhì)量、優(yōu)化檢修流程、縮短檢修時間、有效避免檢修作業(yè)事故，需規(guī)范配電系統(tǒng)的檢查流程和檢修工藝。主要包括配電線路旁路作業(yè)、配電線路、電纜線路、開關(guān)設備、配電變壓器、配電終端等運維檢修類標準。

3.4自動化與智能化標準

新型配電系統(tǒng)的自動化與智能化標準主要從功能、性能、技術(shù)指標、運行維護、試驗檢測等方面規(guī)范配電自動化與智能化方面的技術(shù)要求，包括如下6部分。

1）配電自動化類標準。配電自動化以一次網(wǎng)架和設備為基礎，以配電自動化系統(tǒng)為核心，利用計算機及通信技術(shù)等，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)測、控制和快速故障隔離。主要包括配電自動化系統(tǒng)的技術(shù)要求、安全防護、試驗檢測、實用化驗收以及配電自動化終端設備的技術(shù)規(guī)范、功能規(guī)范、檢測規(guī)范以及參數(shù)配置規(guī)范等相關(guān)標準。

2）一二次融合類標準。一二次融合設備主要是在傳統(tǒng)柱上開關(guān)/環(huán)網(wǎng)箱功能的基礎上，將中壓一次開關(guān)、二次終端、通信、自動化及電源、監(jiān)測設備等模塊整合設計，實現(xiàn)一二次設備的融合，提升一次設備的智能化水平，同時簡化系統(tǒng)接口，減少內(nèi)部線纜接線，提高系統(tǒng)可靠性。主要包括12kV一二次融合柱上開關(guān)/環(huán)網(wǎng)箱技術(shù)要求、功能要求、試驗檢測、安裝運行以及運維檢修等方面的標準。

3）配電智能運檢類標準。利用先進的物聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)對配電設備進行在線監(jiān)測、集中監(jiān)控、綜合分析、故障診斷與處理，降低設備運維成本，提高工作效率，減少停電損失，需規(guī)范配電智能運檢的監(jiān)測范圍、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件配置、系統(tǒng)建設、運維管理等，確保整個配電系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運行。配電智能運檢類標準主要包括：①配電設備狀態(tài)監(jiān)測。主要包括配電一次設備技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、選型原則及配電線纜狀態(tài)監(jiān)測等方面的標準；②配電設備設施電子標簽。主要包括電子標簽的技術(shù)要求、采用密碼技術(shù)電子標簽的安全要求以及電子標簽在電力設備中檢驗、驗收和使用等方面的標準；③配電站房巡檢機器人。配電站房和配電線路巡檢機器人領域沒有發(fā)布相關(guān)技術(shù)標準，主要開展配電站房和配電線路智能巡檢機器人技術(shù)要求、驗收條件、檢測技術(shù)等方面的標準研制工作；④配電線路巡檢無人機。主要包括配電線路巡檢無人機運維規(guī)范、巡檢技術(shù)規(guī)范、作業(yè)人員培訓規(guī)范等方面的標準；⑤環(huán)境監(jiān)測終端。主要包括溫濕度監(jiān)測、隧道環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控等標準；⑥配電移動作業(yè)。主要包括用電信息采集、現(xiàn)場移動作業(yè)終端等技術(shù)要求、功能要求、安全防護要求等方面的標準。

4）配電智慧搶修類標準。通過構(gòu)建配電網(wǎng)停電設備拓撲關(guān)系和智能研判規(guī)則，實現(xiàn)配電線路和臺區(qū)停電信息快速、主動上報以及故障停電信息自動精準發(fā)布和主動搶修，提高配電運檢人員的搶修效率，提升供電服務水平。主要包括配電網(wǎng)搶修設備設施、搶修指揮故障研判技術(shù)、支持系統(tǒng)功能規(guī)范等相關(guān)標準。

5）配電物聯(lián)網(wǎng)類標準。配電物聯(lián)網(wǎng)是配電技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型信息物理系統(tǒng)，以配用電領域應用需求為導向，將“大云物移智”等先進信息通信技術(shù)融入到配電側(cè)的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應用，通過對配電網(wǎng)中低壓設備的全域識別及設備間廣泛互聯(lián)，構(gòu)建形成基于“云管邊端”的配電物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，為規(guī)劃建設、生產(chǎn)運行、供電服務等提供平臺化支撐。主要包括配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求、參考架構(gòu)、低壓設備信息模型、邊緣計算總體架構(gòu)與要求、云平臺功能、邊設備功能、應用安全防護等方面的標準。

6）配電臺區(qū)智能化類標準。規(guī)范臺區(qū)信息模型、配電箱/柜結(jié)構(gòu)設計和綜合管理的智能化，實現(xiàn)配電臺區(qū)設備狀態(tài)監(jiān)測與保護、計量管理、負荷管理、電能質(zhì)量管理、線損管理、經(jīng)濟運行管理等功能。主要包括智能配電臺區(qū)技術(shù)規(guī)范、智能低壓配電箱技術(shù)條件以及智能配變終端的技術(shù)規(guī)范、型式規(guī)范、檢測規(guī)范、軟件平臺等相關(guān)標準。

4重點技術(shù)領域標準需求分析與布局

隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設推進，大量分布式新能源和電力電子設備接入配電網(wǎng)，其組網(wǎng)形式已由傳統(tǒng)交流配電過渡到交直流混合配電，運行狀態(tài)更加復雜多變，信息物理系統(tǒng)高度融合的靈活配電裝備正逐步取代傳統(tǒng)配電裝備，基于配電物聯(lián)網(wǎng)的智能終端設備不斷涌現(xiàn)，并對電力電子化配電網(wǎng)的故障快速恢復、安全可靠供電能力提出更高要求[20-22]。因此，新型配電系統(tǒng)標準需求遴選交直流混合靈活配電、配電設備一二次融合、先進配電自動化、配電物聯(lián)網(wǎng)等重要技術(shù)領域開展分析和規(guī)劃布局。依據(jù)新型配電系統(tǒng)規(guī)劃、建設標準先行和技術(shù)標準制修訂申請以及計劃下達具體情況分析，同時考慮需求標準的重要性和急迫性，重點標準布局按照2023年之前為近期和2025年之前為短期劃分成兩個階段進行合理布局。

4.1交直流混合靈活配電技術(shù)

大量具有間歇性、隨機性特點的分布式新能源接入配電網(wǎng)，使電源結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)形式發(fā)生重大改變，為保障分布式新能源和電力電子設備有序可靠接入和交直流混合配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，需在配電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃與評估、交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵裝備及運行控制、交直流混合配電網(wǎng)快速可恢復供電技術(shù)方面推進標準化工作。

1）配電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃與評估方面，隨著高比例分布式能源接入，用電負荷呈現(xiàn)多元化特點，配電網(wǎng)分布式源荷互動、多種能源耦合、信息物理系統(tǒng)融合等需求迫切，亟需研究并制定面向源網(wǎng)荷儲友好協(xié)同的交直流混合系統(tǒng)規(guī)劃設計技術(shù)原則，明確規(guī)定新型配電系統(tǒng)發(fā)展與接納分布式能源能力評估指標體系與方法，以實現(xiàn)科學規(guī)劃與精準投資。

2）交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵裝備及運行控制方面，交直流配電網(wǎng)互聯(lián)的耦合節(jié)點、分布式電源、儲能單元等裝置對交流配電網(wǎng)運行產(chǎn)生影響，同時用于交直流配電網(wǎng)互聯(lián)的各種變換器特性各不相同，直流配電網(wǎng)運行方式多樣，對交直流互聯(lián)新型配電裝備及其運行控制與保護技術(shù)提出新要求，亟需針對交直流混合配電裝備及運行控制策略制定標準，保障新型配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3）交直流混合配電網(wǎng)快速可恢復供電技術(shù)方面，隨著國家“新基建”戰(zhàn)略大力推進，5G基站、數(shù)據(jù)中心、人防供電、重大活動、突發(fā)事件等多種重要負荷不斷增加，多種復雜用電場景對交直流混合配電網(wǎng)的快速可恢復供電能力帶來挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)以柴油大電機保電設備為主的單一應急保電模式，已無法滿足重要場景緊急狀態(tài)下快速可恢復供電要求，需針對具體應急保障場景、系統(tǒng)組成和工作模式等進行規(guī)范，提高多形式能源一體化保障水平。因此，在交直流混合靈活配電技術(shù)標準方面，需充分考慮高比例或極高比例分布式能源接入以及源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動等對配電網(wǎng)規(guī)劃設計帶來的影響，明確靈活配電裝備及其系統(tǒng)架構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)、檢測指標和方法，并對基于靈活配電裝備的交直流組網(wǎng)架構(gòu)、運行模式、控制保護、應急保障系統(tǒng)等提出技術(shù)要求。因此，在交直流混合靈活配電技術(shù)方向重點標準布局如圖6所示。以上重點技術(shù)標準的研究及制修訂，有助于引導和規(guī)范高比例分布式能源接入配電網(wǎng)方式、新型配電裝備及其運行控制技術(shù)研發(fā)與應用，支撐電力電子化新型配電系統(tǒng)安全可靠運行，降低交直流配電網(wǎng)建設和運維成本。

4.2配電設備一二次融合技術(shù)

配電設備一二次融合技術(shù)近年得到快速發(fā)展，一二次融合典型場景主要為柱上斷路器、環(huán)網(wǎng)柜，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)等指標與傳統(tǒng)配電設備差異較大，需依據(jù)配電設備一二次融合技術(shù)方案，提出一二次融合成套設備標準化技術(shù)要求，規(guī)范成套系統(tǒng)中各設備功能設計，明確性能指標并形成完善的測試評價體系。在配電設備一二次融合技術(shù)標準方面，需明確一二次融合成套設備的結(jié)構(gòu)、使用條件、功能要求、性能參數(shù)、一二次接口、安裝調(diào)試、運行維護、驗收及檢測方法等具體要求，實現(xiàn)一二次配電設備的一體化設計制造和安裝測試，提升配電設備可靠性與運維便捷性，重點標準布局如圖7所示。上述重點技術(shù)標準的研究制定，有利于引導生產(chǎn)企業(yè)在不降低產(chǎn)品性能的前提下，減少設備對鋼、鐵、銅等耗能材料的使用，規(guī)范設備的數(shù)字化、小型化設計以及檢測與運維檢修方法，提升一二次融合開關(guān)設備節(jié)能減排和安全可靠運行水平。

4.3先進配電自動化技術(shù)

先進配電自動化是智能配電網(wǎng)的重要基礎，除了實現(xiàn)配電SCADA、饋線自動化等基本功能，還需支持配電網(wǎng)自愈控制、分布式電源/儲能系統(tǒng)/微電網(wǎng)的接入、經(jīng)濟優(yōu)化運行及其他新業(yè)務應用功能。配電自動化設備、主站系統(tǒng)快速更新?lián)Q代，亟需在配電自動化系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)/設備功能和檢測等方面提升標準化，以滿足配電自動化監(jiān)控與運維技術(shù)發(fā)展要求。在先進配電自動化技術(shù)標準方面，需明確先進配電自動化系統(tǒng)建設、設備、主站等技術(shù)要求。針對不同規(guī)模和不同條件的配電自動化系統(tǒng)建設提出規(guī)劃設計、驗收測試等原則與方法，制修訂智能配電終端技術(shù)要求、功能規(guī)范、試驗檢測、調(diào)試與驗收系列規(guī)范標準；基于智能監(jiān)視、自愈控制及網(wǎng)絡優(yōu)化新技術(shù)應用，對配電網(wǎng)運行風險辨識與評估、風險定級與預警、風險防控、故障診斷、安全保護配置、檢測指標等提出具體要求，實現(xiàn)配電自動化主站系統(tǒng)規(guī)劃設計、功能性能、調(diào)試驗收及評估技術(shù)的規(guī)范化，重點標準布局如圖8所示。2023配電自動化智能終端技術(shù)規(guī)范配電自動化終端功能模塊技術(shù)規(guī)范配電自動化終端設備檢測規(guī)程配電自動化終端檢測平臺技術(shù)規(guī)范配電自動化技術(shù)導則配電自動化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)分布式饋線自動化技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)分布式饋線自動化試驗技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)運行控制技術(shù)導則配電網(wǎng)風險識別與評估技術(shù)導則配電自動化系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范這些技術(shù)標準研究與制修訂，可有效規(guī)范配電設備、監(jiān)控與運維技術(shù)的升級與應用，實現(xiàn)對大規(guī)模分布式電源、儲能等接入新型配電網(wǎng)的智能監(jiān)視、自愈控制及網(wǎng)絡優(yōu)化運行。

4.4配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

配電物聯(lián)網(wǎng)是配電技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的新型信息物理系統(tǒng)，以配用電領域應用需求為導向，將“大云物移智”等先進信息通信技術(shù)融入配電各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)配電網(wǎng)全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應用。基于配電物聯(lián)網(wǎng)建設實際，充分考慮配電二次系統(tǒng)體系架構(gòu)以及平臺層、網(wǎng)絡層、應用層等新型業(yè)務技術(shù)需求，完善相關(guān)支撐標準。在配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準方面，需明確配電物聯(lián)網(wǎng)低壓智能設備及臺區(qū)智能配變終端的架構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)、應用場景、試驗檢測，并對邊緣計算節(jié)點關(guān)鍵設備的硬件、通信、軟件平臺、功能性能等提出具體要求，重點標準布局上述重點技術(shù)標準的研制，可有效引導配電物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設備制造、工程建設與運行維護有序健康推進。

5結(jié)語

新型配電系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，其量大面廣且直接向電力客戶供電，技術(shù)標準體系在規(guī)范化配電網(wǎng)建設、運維中具有戰(zhàn)略性支撐和引領作用，是保障安全、可靠、優(yōu)質(zhì)供電的重要基礎。本文分析了配電系統(tǒng)標準體系存在問題，提出了構(gòu)建原則，建立了多維結(jié)構(gòu)模型，設計了新型配電系統(tǒng)標準體系框架，并針對重點技術(shù)領域給出了標準需求和布局，為配電網(wǎng)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

1）在標準體系框架方面，以配電專業(yè)技術(shù)方向為主線，設計了覆蓋全業(yè)務流程和全壽命周期的多層次標準體系架構(gòu)，避免了新型配電系統(tǒng)重要支撐標準的缺失，助推以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設以及配電領域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。

2）在重點技術(shù)領域標準布局方面，深入分析了交直流混合靈活配電、配電設備一二次融合、先進配電自動化、配電物聯(lián)網(wǎng)等標準需求，并按照重要性和緊迫性對技術(shù)標準進行了規(guī)劃布局，促進精準供給，發(fā)揮技術(shù)標準重要基礎支撐作用，服務于中國“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標實現(xiàn)。

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作者:王金麗 李豐勝 解芳 張姚 田野 單位:中國電力科學研究院有限公司 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院