德國(guó)的能源系統(tǒng)已經(jīng)歷了廠網(wǎng)分離、輸配分離、配售分離以及電力交易市場(chǎng)化多年，積累了能源領(lǐng)域眾多的成功經(jīng)驗(yàn)。其中，新能源發(fā)電量已經(jīng)占到總發(fā)電量的30%以上，90%以上又是直接并入配電網(wǎng)(在德國(guó)一般是10kV和20kV)。由此，所謂的分布式發(fā)電在德國(guó)已經(jīng)實(shí)實(shí)在在的推廣應(yīng)用了。以德國(guó)的智能配電網(wǎng)發(fā)展作為案例可以指引未來(lái)技術(shù)方向。

說(shuō)到新能源，廣大受眾的第一印象會(huì)是“波動(dòng)的”能源：依靠老天吃飯而“不可控”。如果大力發(fā)展分布式新能源，是否會(huì)出現(xiàn)電源波動(dòng)的問(wèn)題?是否會(huì)影響用電質(zhì)量?實(shí)際上，新能源帶來(lái)的問(wèn)題還并不止這些。電流將打破傳統(tǒng)概念而從低壓向高壓流動(dòng)，產(chǎn)生逆向潮流問(wèn)題進(jìn)而影響局部電壓，由于短路電流提供不足產(chǎn)生保護(hù)設(shè)備重新設(shè)計(jì)問(wèn)題，用戶側(cè)最關(guān)注的電能質(zhì)量和電網(wǎng)側(cè)關(guān)注的功率因數(shù)的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)。新能源并網(wǎng)裝置，即電力電子器件的發(fā)展已經(jīng)有較好的發(fā)展，如光伏逆變器的能量轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)到98%以上，基于這方面的技術(shù)發(fā)展將逐漸地不再給產(chǎn)業(yè)升級(jí)造成瓶頸。由于所產(chǎn)生的問(wèn)題多是系統(tǒng)問(wèn)題，若想發(fā)展大規(guī)模分布式并網(wǎng)，需要在系統(tǒng)，即配電網(wǎng)中解決，這正是多個(gè)國(guó)家提倡的智能電網(wǎng)的重要組成部分——智能配電網(wǎng)。

未來(lái)智能配電網(wǎng)的發(fā)展方向不外乎將在節(jié)能、安全性和經(jīng)濟(jì)性這三個(gè)元素之間尋找平衡，在電力行業(yè)中，可以解讀為節(jié)能降損、提高供電安全性和減少電網(wǎng)建設(shè)整體投資。結(jié)合需求側(cè)管理技術(shù)和應(yīng)用的智能配電網(wǎng)可以使大規(guī)模新能源并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)化，充分利用有限的電網(wǎng)傳輸容量，并且保證高質(zhì)量的電能供應(yīng)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還主要依靠傳統(tǒng)的三種技術(shù)，即測(cè)量、控制和自動(dòng)化技術(shù)。對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商(DSO)而言，將更需要了解前沿的技術(shù)趨勢(shì)和相對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，即所謂的總體效率。具體哪些技術(shù)今天已經(jīng)存在，其中哪些可以作為解決以上問(wèn)題的萬(wàn)能鑰匙是我們不斷關(guān)注的重點(diǎn)。電網(wǎng)的智能化有哪些技術(shù)形式或產(chǎn)品組成?對(duì)此，不同背景的公司會(huì)有完全不同的解讀。不論怎樣，其中將主要包括以下幾點(diǎn)：新能源發(fā)電，即節(jié)能環(huán)保的發(fā)電形式，更有利于可持續(xù)的智能化發(fā)電模式;未來(lái)市場(chǎng)機(jī)制，如電力服務(wù)、電力保障和電力交易;電力數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理，如智能電表、大數(shù)據(jù)云端處理、智能網(wǎng)關(guān);大型國(guó)家的電力互聯(lián)網(wǎng)，洲際電力互聯(lián)網(wǎng)，跨州電力互聯(lián)網(wǎng)等;智能電力消費(fèi)終端，如智能產(chǎn)業(yè)園區(qū)、智能樓宇、智能工廠、智能家居等;多種儲(chǔ)能形式和電動(dòng)汽車(chē)這樣的智能負(fù)荷。按照業(yè)界通用定義敘述為：>智能的電網(wǎng)即為這樣一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)，它可以整合消費(fèi)端和不同形式的發(fā)電端，并確保節(jié)能、供電安全和經(jīng)濟(jì)性。

那么，未來(lái)的智能配電網(wǎng)與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)具體有何不同?智能電網(wǎng)引入了哪些新技術(shù)?下圖提供了一個(gè)清晰的比較說(shuō)明：

傳統(tǒng)配電網(wǎng)是單向電流流動(dòng)，配電網(wǎng)只接收負(fù)荷，變壓器為普通配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)變壓器，配以簡(jiǎn)單的保護(hù)和自動(dòng)化、通信設(shè)備。未來(lái)配電網(wǎng)，即所謂的智能配電網(wǎng)擁有復(fù)雜的分布式供電系統(tǒng)，造就了復(fù)雜的雙向潮流，需要安裝智能電表等測(cè)量裝置，并在低壓側(cè)有儲(chǔ)能設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)并網(wǎng)，需要配電網(wǎng)對(duì)低壓端口進(jìn)行調(diào)控和雙向通信，不論中壓還是低壓都將配有復(fù)雜的線路保護(hù)。這些巨大的變化發(fā)生之快，是很多配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商猝不及防的。至今，還只有少數(shù)配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商擁有效率極高的監(jiān)控系統(tǒng)，不論配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商還是輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商未來(lái)必須要快速地和經(jīng)常性地應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)的發(fā)電曲線、潮流逆向、配網(wǎng)側(cè)頻繁無(wú)功補(bǔ)償裝置投切和電壓調(diào)節(jié)等新的挑戰(zhàn)。
以德國(guó)配電網(wǎng)發(fā)展為例，德國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)在幾十年的發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)成為歐洲最堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)系統(tǒng)。年平均停電時(shí)間在16分鐘以?xún)?nèi)，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可靠性為99.99%。超過(guò)800家的德國(guó)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)著超過(guò)178萬(wàn)公里的電力網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)當(dāng)然是低壓網(wǎng)絡(luò)，連接著本地的配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，最終并入高壓網(wǎng)絡(luò)。這種布局已經(jīng)存在了數(shù)十年沒(méi)有改變，這些傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是上個(gè)世紀(jì)設(shè)計(jì)的，并沒(méi)有考慮應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源并入、大量的節(jié)能減排要求和新的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，所以配電網(wǎng)升級(jí)換代已經(jīng)刻不容緩。基于這些情況，德國(guó)政府和歐盟正在支持大規(guī)模的智能電網(wǎng)科研項(xiàng)目。

數(shù)據(jù)來(lái)源：德國(guó)聯(lián)邦電力監(jiān)督委員會(huì)，Bundesnetzagentur，數(shù)據(jù)更新至2013年9月1日

從數(shù)據(jù)中可以看出，由于電力系統(tǒng)尤其是配網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化，新能源的大規(guī)模接入并沒(méi)有降低德國(guó)的用電可靠性。所以，只要在系統(tǒng)優(yōu)化的前提下進(jìn)行新能源的大規(guī)模接入并不會(huì)犧牲電網(wǎng)安全。

智能配電網(wǎng)中包含哪些關(guān)鍵技術(shù)?其中的成熟度怎樣?無(wú)所不能(caixinenergy)將攜手特約作者范征推出系列文章。 

【無(wú)所不能特約作者，范征，現(xiàn)回國(guó)創(chuàng)業(yè)，從事新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)規(guī)劃和電力軟件研發(fā)等工作。畢業(yè)于德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)，曾就職于德國(guó)電力經(jīng)濟(jì)與能源研究所、Photon光伏測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)電科院和DNV GL，并與業(yè)界同仁共同創(chuàng)立了“德國(guó)華人新能源協(xié)會(huì)”。】來(lái)源：北極星電網(wǎng)