配電網(wǎng)是城市的基礎設施，對城市供電安全具有重大影響。從投資規(guī)模上看，配電網(wǎng)投資增幅最快，未來趨勢將逐步與發(fā)電、輸電看齊;從可靠性角度，大部分影響可靠性的停電事故都在配電網(wǎng);損耗最大的環(huán)節(jié)也在配電網(wǎng)。未來分布式能源和微電網(wǎng)的大量接入也在配電網(wǎng)，智能電網(wǎng)相對傳統(tǒng)電網(wǎng)變革最大的環(huán)節(jié)也在配用電[1]。因此，配電的地位將逐步上升到與發(fā)輸電相當?shù)母叨取Ｖ袊?jīng)過十幾年來大規(guī)模的城市電網(wǎng)建設，很多城市配電網(wǎng)得到了跨越式的發(fā)展，一些新的問題和挑戰(zhàn)也逐步凸顯出來。

1)是否還需要繼續(xù)大規(guī)模地建設電網(wǎng)及建設數(shù)量問題。中國城市配電網(wǎng)的容載比普遍較高(高于2.0)，但可靠性水平并不高，而東京、香港、新加坡等城市的配電網(wǎng)在較低容載比(低于1.6)下實現(xiàn)了高可靠性，應該探究其原因。

2)國家電網(wǎng)公司新規(guī)劃導則指出下級配電網(wǎng)較強時容載比可取低，但未提供量化計算依據(jù)。如何計算不同配電網(wǎng)的合理容載比范圍、如何實現(xiàn)上下級電網(wǎng)的協(xié)調、除容載比外有無其他衡量電網(wǎng)建設水平更好的指標等問題仍需進一步探討。

3)城市中很多區(qū)域的站點和線路通道資源已經(jīng)非常緊張，能否在不新建變電站和配電網(wǎng)的情況下通過優(yōu)化網(wǎng)架結構和運行方式消納新增的負荷，需進一步研究。

4)目前配電網(wǎng)呈現(xiàn)聯(lián)絡日益增多、結構日益復雜的趨勢。特別是城市電纜網(wǎng)大片區(qū)域相互聯(lián)絡，甚至有的地區(qū)整個中壓配電網(wǎng)都“粘連”在一起。網(wǎng)絡結構的復雜性在提高可靠性和靈活性的同時是否帶來了新的運行維護問題、是否所有聯(lián)絡都是必要的、可否在不降低安全可靠和負載率水平的前提下簡化網(wǎng)絡結構等問題值得深思。

5)一個地區(qū)的配電網(wǎng)是否都應采取幾種標準接線模式、網(wǎng)絡接線模式選擇與變電站主變壓器(簡稱主變，下同)配置是否存在一定關系、是否在配電網(wǎng)改造中所有導線都需采用幾種標準型號改造等問題值得進一步探討。

6)在智能電網(wǎng)背景下，配電自動化在中國正獲得新一次大規(guī)模發(fā)展的機會，除了提高可靠性和自動化水平外，配電自動化巨額投資的經(jīng)濟效益在哪里、是否能收回投資等問題都有必要加以研究。

7)按現(xiàn)狀分析、負荷預測、變電站及網(wǎng)絡規(guī)劃等主要步驟進行的傳統(tǒng)規(guī)劃方式在中國十幾年來的大規(guī)模城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃建設中發(fā)揮了重要作用。對于目前大量的建成區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃能否照搬，是否需要存在新的、更好的規(guī)劃方式需要深思。供電能力是近年來在配電網(wǎng)規(guī)劃建設領域出現(xiàn)的一個非常重要的新指標，已在中國多個城市配電網(wǎng)建設改造實踐中得到應用，近年來供電能力理論研究也取得了進展。本文基于供電能力理論，針對上述配電網(wǎng)規(guī)劃建設和運行中的問題和挑戰(zhàn)，從一個新的角度探討配電網(wǎng)規(guī)劃和運行的新思路。

1智能配電網(wǎng)的快速網(wǎng)絡轉供能力

智能電網(wǎng)對配電網(wǎng)的改變將是非常顯著的，本文認為，快速網(wǎng)絡轉供能力是未來智能配電網(wǎng)的一個非常重要的新邊界條件。以下詳細討論。

雖然中國城市配電網(wǎng)普遍實現(xiàn)了聯(lián)絡，互聯(lián)網(wǎng)架結構已能提供負荷在變電站間轉移的通道，但是長期以來大部分中壓配電網(wǎng)絡的自動化程度仍然很低，配電網(wǎng)絡的開關操作需要派操作隊到現(xiàn)場人工完成，耗時往往超過30min，甚至更多，如此長時間的操作停電是用戶無法接受的;而變電站內普遍都具有綜合自動化系統(tǒng)，一旦發(fā)生變電站主變N-1故障，負荷應能夠快速切換到同一變電站內的其他主變，使用戶連續(xù)供電能夠得到保證?？梢姡壳爸袎号潆娋W(wǎng)絡轉帶負荷與變電站內轉帶負荷在時間上是無法比擬的。因此在實際電網(wǎng)運行中，當發(fā)生主變故障時只考慮變電站內主變間的負荷切換，并不通過中壓配電網(wǎng)在變電站間轉帶負荷。變電站主變負載率的安全控制指標也由N-1安全性導則來簡單確定，例如在考慮主變1.3倍短時過負荷能力條件下，2臺主變的變電站最大負載率應控制為0.65。此時，N-1安全問題退化為單個變電站站內主變互帶的簡單問題，即最大負荷應不超過單臺主變退出時的其他主變總的最大負載能力。這種變電站“各自為戰(zhàn)”的結果限制了整個區(qū)域配電網(wǎng)的供電能力。

目前中國少數(shù)實現(xiàn)配電自動化試點的中壓配電網(wǎng)，由于其涉及范圍較小，因此，它的功能一般體現(xiàn)在饋線自動化上，即重點在饋線上發(fā)生故障后的故障隔離和停電恢復策略上，相關理論研究也集中在該問題上。隨著智能電網(wǎng)背景下配電自動化的重新啟動，配電系統(tǒng)的安全性與系統(tǒng)利用率正逐步開始成為研究者的關注點。

但是，目前中國配電系統(tǒng)運行中還一直沒有能真正實現(xiàn)變電站供電能力與配電網(wǎng)負荷轉移供電能力的相互支撐，未來智能配電網(wǎng)中是否能夠實現(xiàn)，以及主變滿足N-1的負載率標準是否能夠突破導則規(guī)定，將成為發(fā)掘配電網(wǎng)供電潛力的關鍵。未來的智能電網(wǎng)將發(fā)展高級配電網(wǎng)運行(ADO)系統(tǒng)，實現(xiàn)配用電系統(tǒng)較充分的信息化和自動化，可以通過新型傳感器和通信手段獲取廣大中低壓配電網(wǎng)的大量實時信息，具有遙控功能的智能開關設備將廣泛使用，配電自動化使得網(wǎng)絡轉供操作能夠在短時間(分鐘級或更短時間)內完成。這為

配電網(wǎng)的安全高效運行提供了新的邊界條件。本文認為，在此新邊界條件下，負荷可以被配電網(wǎng)快速轉帶，變電站主變發(fā)生N-1故障時，不但可以通過站內其他主變轉帶負荷，而且可以通過下一級配電網(wǎng)轉移負荷到其他變電站。已較普遍實現(xiàn)配電自動化的日本已有這樣的操作運行方式。因此，未來變電站最大負載率可以超越傳統(tǒng)導則規(guī)定，在滿足安全邊界前提下得到顯著提高。新版國家電網(wǎng)規(guī)劃導則中新增“下級電網(wǎng)強時容載比可取低”的指導性意見完全可以變成現(xiàn)實。

總之，這種高級配電自動化下快速的負荷網(wǎng)絡轉供能力是智能電網(wǎng)背景下的配電網(wǎng)運行的新邊界條件，為智能配電網(wǎng)的資產(chǎn)效率提高奠定了基礎。近年來出現(xiàn)的配電系統(tǒng)供電能力理論能夠有效地計及該邊界條件。

2智能配電網(wǎng)的供電能力理論

配電系統(tǒng)的最大供電能力(totalsupplycapability，TSC)是與輸電系統(tǒng)中的最大傳輸能力(TTC)類似的概念。最大供電能力是指在一定供電區(qū)域內配電網(wǎng)滿足N-1準則條件下，同時計及變電站站內主變與配電網(wǎng)絡轉供能力，以及實際運行約束情況下的最大的負荷供應能力。

配電網(wǎng)供電能力的理論研究經(jīng)歷了3個階段。

階段1是以變電容量評估配電系統(tǒng)供電能力階段，如容載比法，該階段沒有詳細考慮變電站下級配電網(wǎng)絡對供電能力的作用。

階段2是計算網(wǎng)絡供電能力階段，如最大負荷倍數(shù)法、負荷能力法(loadability)。該階段方法在考查變電站變電容量的同時，也提出了網(wǎng)絡轉供能力的思想。負荷能力法基于配電網(wǎng)輻射運行，計算滿足支路潮流和節(jié)點電壓約束時的最大負荷能力，以及大規(guī)模聯(lián)絡配電網(wǎng)中N-1故障發(fā)生后的網(wǎng)絡負荷轉供。

階段3是供電能力精確理論建模階段，能夠在N-1準則下同時計及變電站與網(wǎng)絡轉供能力計算供電能力。近2年來，供電能力的理論研究進展初步解決了配電網(wǎng)供電能力的指標族定義、建模和求解問題，能夠在負荷未知的條件下，量化計算滿足運行約束的配電網(wǎng)最大供電負荷。

供電能力理論能夠有效地將網(wǎng)絡的負荷轉移能力和變電站站內的供電能力結合起來，利用其概念和指標，能夠從整個配電網(wǎng)角度對配電網(wǎng)進行分析評估，為更精細的規(guī)劃提供新的指標和方法。供電能力對于配電網(wǎng)的重要作用將逐步等同于輸電能力對于輸電網(wǎng)的作用。供電能力理論研究為未來的配電網(wǎng)規(guī)劃建設發(fā)展和運行提供了新的理論工具，以下將對目前中國配電網(wǎng)規(guī)劃建設和運行面臨的一些問題進行探討。

3問題探討與新理念

3.1配電網(wǎng)規(guī)劃建設的效率及容載比問題

中國很多城市電網(wǎng)經(jīng)歷了大規(guī)模建設改造，對于是否還需要大規(guī)模地建設電網(wǎng)以及建多少的問題，本文認為負荷已結束快速發(fā)展階段、容載比已達到2.0及以上的區(qū)域、已形成互聯(lián)網(wǎng)架結構的配電網(wǎng)不應再大規(guī)模建設。

目前配電網(wǎng)中廣泛存在負載不均衡的問題，即部分電網(wǎng)負載率過高，而其他很多區(qū)域電網(wǎng)負載率過低的情況。本文認為負荷在地理位置上的分布很難改變，但是負荷在配電網(wǎng)絡結構中接入的位置是可以在相當大程度上再調整和優(yōu)化的。配電網(wǎng)負荷可以通過配電網(wǎng)絡開關的運行方式改變、架空線分段聯(lián)絡設置位置的改變、新用戶接入網(wǎng)絡位置的選擇等，改變其在變電站、主變、饋線間的分配。通過上述措施能夠進一步優(yōu)化變電站及主變供電范圍，解決負載不均衡的問題。當上述負荷重新分配的措施不能完全達到效果時，才考慮新增出線、變電站增容，最后考慮新建變電站。

對于容載比與配電網(wǎng)網(wǎng)架結構存在何種本質關系的問題，國家電網(wǎng)新規(guī)劃導則(2006年版)的修訂版指出下級電網(wǎng)強時容載比可取低，但未提供量化計算依據(jù)。對于如何計算不同配電網(wǎng)的合理容載比范圍的問題，本文認為當變電站主變容量資源和下一級配電網(wǎng)絡負荷轉移資源能充分結合、相互支撐時，保證N-1安全的容載比就能夠降低到2.0以下。供電能力理論為容載比分析提供了量化計算手段，本文初步研究結果認為容載比理論值能夠降低到1.3左右，考慮一定裕量后的實際值應該控制在1.5到1.6。

城市建成區(qū)用地緊張，變電站和饋線占地成本高，有些中心區(qū)域站點和線路通道資源已經(jīng)非常緊張，獲得新變電站的站址和新出饋線的地下通道已變得非常困難。因此，對于現(xiàn)有電網(wǎng)的供電能力和能夠優(yōu)化后的潛力到底有多大，能否在不新建或少建變電站和饋線的情況下，通過優(yōu)化網(wǎng)架結構和運行方式消納新增的負荷等問題，本文認為，采用負荷再分配技術和聯(lián)絡優(yōu)化技術能在不新建變電站和新出饋線的情況下消納新增負荷，并且消納負荷的潛力非常可觀。例如：網(wǎng)絡聯(lián)絡是影響TSC的一個關鍵因素，聯(lián)絡優(yōu)化是在不增加變電容量的條件下挖掘網(wǎng)絡供電潛力的有效手段[13]。研究表明，聯(lián)絡對電網(wǎng)供電能力的貢獻理論上能夠達到30%～50%。近年來，電網(wǎng)規(guī)劃中普遍關心的上下級電網(wǎng)的協(xié)調配合也是提高電網(wǎng)效率的一個有效手段。由于變電站是上下級電網(wǎng)的樞紐，因此上下級電網(wǎng)的協(xié)調首先是變電站與下一級網(wǎng)絡的相互協(xié)調配合，在此基礎上再進一步做到上一級電網(wǎng)與下一級電網(wǎng)的相互協(xié)調配合，從而實現(xiàn)跨電壓等級的N-1校驗和相互支撐。

3.2配電網(wǎng)網(wǎng)架結構問題

1)復雜互聯(lián)配電網(wǎng)的簡化近20年來中國大規(guī)模地建設、改造配電網(wǎng)，網(wǎng)絡接線從最初的單輻射無聯(lián)絡到“手拉手”單聯(lián)絡，發(fā)展到如今的多分段多聯(lián)絡，呈現(xiàn)出聯(lián)絡日益增多、配電網(wǎng)結構日益復雜的趨勢。特別是城市電纜網(wǎng)中開閉站、配電站間的聯(lián)絡通路越來越多，大片區(qū)域的配電網(wǎng)相互聯(lián)絡，甚至有的地區(qū)整個中壓配電網(wǎng)都“粘連”在一起。聯(lián)絡的大量建設在增加負荷轉帶路徑、提高運行靈活性的同時，也帶來了新的問題。從運行角度考慮，轉帶路徑過多會大大增加運行方式的復雜性。

本文認為聯(lián)絡對配電網(wǎng)架的作用是不同的，應該評估聯(lián)絡對網(wǎng)絡轉帶能力的貢獻度并作為依據(jù)對現(xiàn)有聯(lián)絡區(qū)別對待，找到并明確區(qū)分負荷轉帶的主路徑和備用路徑，實現(xiàn)聯(lián)絡分級管理。研究表明，多聯(lián)絡結構的配電網(wǎng)中，不同聯(lián)絡對網(wǎng)絡負荷轉移能力的貢獻確實存在較大差異，很可能存在一定數(shù)量的“無效”聯(lián)絡。聯(lián)絡分級管理對運行調度的好處在于簡化運行，縮減了正常運行時的轉帶方式數(shù)量，同時還能提高反應速度、降低誤操作的概率;對于維護的好處在于降低工作量，對于備用路徑在維護、巡視、檢修上可降低頻次和等級，將工作重點放到主要轉帶路徑上。這種理念還能應用到規(guī)劃建設上，對于規(guī)劃方案也應評估所有聯(lián)絡的作用，刪除無效聯(lián)絡，按照聯(lián)絡的有效度來確定建設的優(yōu)先次序，達到在不降低安全可靠和配電網(wǎng)負載率水平的前提下簡化網(wǎng)絡結構、節(jié)省投資的效果。

在調度運行研究領域中，目前對聯(lián)絡相關的研究主要集中在N-1故障后的故障隔離和停電恢復策略上，對于日趨復雜的網(wǎng)絡結構和越來越多的可選供電恢復路徑，一般采用啟發(fā)式規(guī)則來濾掉一些不必要的方案，很少有從網(wǎng)架結構上研究聯(lián)絡的作用。在規(guī)劃領域，目前配電網(wǎng)聯(lián)絡的規(guī)劃方法以聯(lián)絡路徑的長短作為衡量投資的標準，追求達到基于某種標準接線模式的最短路徑，但沒有對建設聯(lián)絡的必要性進行考察，且未解決聯(lián)絡數(shù)量巨大時導致的網(wǎng)架結構復雜問題。因此，有必要研究聯(lián)絡結構對網(wǎng)絡負荷轉移能力的作用機理。

2)配電網(wǎng)網(wǎng)架的標準化問題規(guī)劃中為達到電網(wǎng)接線方式在一定程度上的統(tǒng)一并簡化運行，往往在同一地區(qū)采用幾種標準化的網(wǎng)架接線模式進行統(tǒng)一規(guī)劃。接線模式的標準化在配電網(wǎng)發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的積極作用。中國配電網(wǎng)曾經(jīng)歷了網(wǎng)架結構不清晰的階段，存在接線無序、供電范圍不清晰、交叉供電等諸多問題。近十幾年來的配電網(wǎng)規(guī)劃和建設已逐步改變了這一狀況，朝著標準化網(wǎng)絡接線模式的方向發(fā)展。

標準化的好處在于網(wǎng)架結構清晰、運行方式明確。但是所有的網(wǎng)絡接線是否都應采取完全一樣的幾種接線仍是值得探討的問題。本文認為，由于網(wǎng)絡轉供能力和變電站供電能力應該在未來配電網(wǎng)中統(tǒng)一考慮，因此，網(wǎng)絡接線結構與變電站的主變配置、主接線結構存在一定的配合關系。初步研究表明，通過下一級配電網(wǎng)絡互聯(lián)變電站的主變容量和臺數(shù)不完全對稱時，達到區(qū)域配電網(wǎng)最大供電能力的網(wǎng)絡接線模式也不是對稱的。而由于負荷分布的不均勻和變電站建設發(fā)展過程的歷史原因，一個區(qū)域的變電站主變配置在臺數(shù)和容量上往往存在不對稱，而且線路通道的地理限制也增加了形成完全標準接線模式的難度。綜上所述，本文認為一個地區(qū)的配電網(wǎng)不一定完全采取幾種標準接線模式建設，可以采取標準接線模式的變化模式或不完全的接線模式。接線模式原則上應該是標準化和適度特異性的結合。另外，隨著分布式電源和微電網(wǎng)的接入，一些單輻射線路也不一定必須改造為聯(lián)絡接線模式。

3)配電網(wǎng)線路導體選擇和改造的標準化問題配電線路的導體選擇是規(guī)劃建設改造中的一個重要問題，目前的規(guī)劃方法對于導體選擇采取了標準化的方式，如主干線路一律采取某種導線型號，分支線路又采取某種導線型號。這種做法適合新建電網(wǎng)，如果用到已有電網(wǎng)中，就會引起大量的導線改造升級。在很多的電網(wǎng)改造中，只要原有導線不符合標準要求就作為瓶頸線路，即使未過負荷和未到運行年限也進行統(tǒng)一更換，這不但增加了成本和浪費已有的資源，而且增加了大量停電施工的時間。在聯(lián)絡很多的配電網(wǎng)中，尤其是電纜網(wǎng)中這種問題更為嚴重，此時輻射網(wǎng)的主干分支概念逐漸模糊，凡是不同饋線間的聯(lián)絡，即使以前是分支線路，都可以認為是主干網(wǎng)架的構成部分，因此，需要改造的線路范圍更大。

本文認為，由于負荷分布不均勻、變電站容量配置及配電網(wǎng)架結構的不完全對稱，對網(wǎng)絡中聯(lián)絡通路的容量要求也并不是完全相等的。應該從正常運行方式以及N-1運行方式下能正常發(fā)揮電網(wǎng)供電能力的角度，量化計算每個聯(lián)絡通路的負荷轉移容量需求，做到對電網(wǎng)瓶頸線路的精確定位，從而實現(xiàn)只對真正的瓶頸線路進行導體改造，避免較大范圍的停電改造施工。

目前對于瓶頸聯(lián)絡線的定位，常用方法還是人為決策，即規(guī)劃人員憑借其知識和經(jīng)驗來定位這些瓶頸線路，這種方法受人為因素的影響較大，也很難考慮N-1后的轉供要求，其結果并不是最優(yōu)和精確的，并且其工作量也非常大。配電網(wǎng)瓶頸線路的自動定位和改造決策方法是一個值得研究的問題。

3.3配電自動化投資效益問題在智能電網(wǎng)背景下，配電自動化在中國正獲得新一次大規(guī)模發(fā)展的機會。智能電網(wǎng)背景下電網(wǎng)被看做是能量網(wǎng)和信息網(wǎng)的結合，能量網(wǎng)是一次系統(tǒng)，信息網(wǎng)是廣義的二次系統(tǒng)。配電自動化或者高級配電自動化都屬于廣義二次系統(tǒng)的范疇。通過二次系統(tǒng)的建設發(fā)展，讓一次系統(tǒng)實現(xiàn)信息化、智能化是智能電網(wǎng)提供的新型發(fā)展理念。只有具有先進二次系統(tǒng)的一次系統(tǒng)才能夠較充分地發(fā)揮效率?；谏鲜隼砟?，本文認為大量的配電自動化投資的經(jīng)濟效益首先不在于可靠性，而是在于一次系統(tǒng)效率的提高，即在精確計算并確保安全的前提下提高一次設備的負載率。一次系統(tǒng)不僅本身投資巨大，其占有的站點和地上、地下通道在城市地區(qū)都屬于珍貴資源。配電自動化是實現(xiàn)網(wǎng)絡快速負荷轉移能力這一智能配電網(wǎng)新邊界條件的基礎設施。本文認為，配電自動化的大范圍實施將解決中低壓配電網(wǎng)信息化中的數(shù)據(jù)采集、通信、存儲、基本操作等基礎性問題，然后再開發(fā)新一代的安全高效配電調度系統(tǒng)，就能實現(xiàn)配電系統(tǒng)的高負載率安全運行。配電自動化大量投資的主要經(jīng)濟效益將是通過一次系統(tǒng)的高效運行從而減少電網(wǎng)建設投資來獲得的。

3.4配電網(wǎng)安全高效運行問題在配電自動化普及的條件下，未來配電系統(tǒng)調度運行的發(fā)展方向是安全、高效運行。所謂高效就是前面討論智能電網(wǎng)實現(xiàn)配用電信息化，使得互聯(lián)的配電網(wǎng)具備快速負荷轉移能力，為變電站提供支撐;而城市區(qū)域電網(wǎng)資源的稀缺讓大規(guī)模的電網(wǎng)建設很難持續(xù)，更需要在保證安全條件下充分發(fā)掘現(xiàn)有電網(wǎng)一次系統(tǒng)的供電能力，提高資產(chǎn)效率。

供電能力是配電網(wǎng)在滿足安全約束下的最大負荷供應能力，這為挖掘電網(wǎng)運行的潛力提供了量化計算工具。實現(xiàn)高效運行的另一個前提是精確計算配電系統(tǒng)滿足N-1運行的安全邊界，在調度運行中實時計算運行點與安全邊界距離。目前的配電調度系統(tǒng)尚不具備實時計算運行安全邊界的功能。新一代配電調度系統(tǒng)的發(fā)展方向是建立起類似輸電系統(tǒng)的DyLiacco安全框架，實現(xiàn)實時的安全監(jiān)視、報警、預防控制、緊急控制以及優(yōu)化功能。相對輸電系統(tǒng)，目前實際配電調度運行還較為初級，很多情況下都還停留在人工決策的階段。智能電網(wǎng)下的配電調度運行將發(fā)生大的變革。

利用配電網(wǎng)絡進行負荷轉帶的一個不利因素是在變電站主變N-1運行時通過配電網(wǎng)絡轉帶負荷可能會大大增加操作的次數(shù)，但實際操作運行中該問題并不一定很嚴重。這是因為在規(guī)劃中采用的是最大負荷，實際電網(wǎng)在很多時候負荷水平并不高，可以僅通過站內轉帶就完成負荷轉移;只有在N-1故障發(fā)生在負荷水平較高的情況下，才會出現(xiàn)變電站內轉帶容量不足需要網(wǎng)絡轉帶的情況。因此，實際運行時操作次數(shù)的增加并不一定很多。

4基于供電能力優(yōu)化的規(guī)劃新方式

4.1基于供電能力的規(guī)劃方式及與傳統(tǒng)方式的比較

按照規(guī)劃導則規(guī)定的現(xiàn)狀分析、負荷預測、變電站及網(wǎng)絡規(guī)劃等為主要步驟進行的傳統(tǒng)規(guī)劃方式，在中國十幾年來的大規(guī)模城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃建設中發(fā)揮了重要作用，但目前也正面臨著挑戰(zhàn)。

首先，傳統(tǒng)規(guī)劃流程中總是需要作出負荷預測，然后在負荷預測結果基礎上來形成并校驗規(guī)劃電網(wǎng)方案。其規(guī)劃結果受負荷預測準確性的影響很大，而負荷發(fā)展涉及因素非常多，存在不確定性，準確預測又是非常困難的。其次，在大規(guī)模復雜配電網(wǎng)規(guī)劃中，通常都將規(guī)劃分解為變電站選址定容和網(wǎng)架布線2個子問題。在變電站選址定容階段，通常采用容載比法來確定需要的變電容量，然后確定變電站主變配置時，在計及N-1安全原則時僅考慮變電站內主變的相互支持，而忽略配電網(wǎng)中負荷互供的影響帶來安全性的提升。因此，傳統(tǒng)規(guī)劃方案往往較為保守，經(jīng)常需要新增變電容量來滿足新增負荷，將電網(wǎng)容載比控制在導則推薦范圍內，結果導致設備利用率偏低。此外，隨著城市的發(fā)展，規(guī)劃用地通道資源日趨緊張，新的變電站和饋線走廊建設越來越困難，傳統(tǒng)規(guī)劃方法也很難適應這種情況?？傊瑐鹘y(tǒng)規(guī)劃方式的著眼點在于中長期規(guī)劃中的目標網(wǎng)架規(guī)劃，適用于新建區(qū)域和快速發(fā)展的電網(wǎng)。而對于已發(fā)展成型的城市建成區(qū)配電網(wǎng)，其重點是如何針對現(xiàn)狀進行優(yōu)化和近期規(guī)劃，需要探索新的、更好的規(guī)劃方式和方法。

供電能力的概念與傳統(tǒng)規(guī)劃方法最大的不同在于能夠在負荷未知的條件下，計算滿足N-1安全約束的配電網(wǎng)最大供電負荷，非常利于基于已知電網(wǎng)的分析和優(yōu)化。在配電自動化條件下，配電網(wǎng)將具備快速的網(wǎng)絡負荷轉供能力。通過合理優(yōu)化，已有電網(wǎng)完全具有在更高負載水平運行的巨大潛力。因此，在進行建成區(qū)配電網(wǎng)改造和規(guī)劃時，不能忽略網(wǎng)絡互聯(lián)和配電自動化帶來的供電能力的提升?；诖?，應該優(yōu)先考慮利用已有網(wǎng)絡消納新增負荷，具體方法是校驗最大供電能力與負荷的匹配程度，既包括總體上的匹配，又包括各個變電站主變供電能力與負荷的匹配程度，若不能滿足前者則需要優(yōu)化網(wǎng)絡挖掘供電能力，若不能滿足后者則需調整負荷在變電站主變間的分布。調整負荷在變電站主變間分配的手段包括：優(yōu)先通過配電網(wǎng)絡重構來調整，其次通過改變新增負荷接入電網(wǎng)的位置來調整，最后通過改變饋線連接的母線來調整。此外，還可以通過新出饋線和線路切改來重新分配負荷。網(wǎng)絡重構中改變開關狀態(tài)將帶來負荷在不同變電站主變間的重新分布，應優(yōu)先考慮，其次是裝設新的分段開關或改變分段開關的位置。

4.2基于供電能力的規(guī)劃案例

圖1案例配電網(wǎng)基本情況如下：110kV變電站3座(分別記為S1，S2，S3)，總容量240MVA，現(xiàn)狀負荷128MVA，容載比1.875。規(guī)劃總負荷188MVA。新增負荷共60MVA，位置見圖中黑點，用L1至L7表示，其中，L1至L4各新增負荷6MVA，L5至L7各新增負荷12MVA。

圖1傳統(tǒng)規(guī)劃方案

若采用傳統(tǒng)規(guī)劃方式，則按導則確定規(guī)劃電網(wǎng)容載比達2.0左右，需新增變電容量120MVA，因此根據(jù)當前電網(wǎng)的主變配置情況，需新建1座3×40MVA的變電站(記為S4)。經(jīng)過變電站選址規(guī)劃，并對出線進行新建和改造，得到規(guī)劃方案如圖1中虛線所示。

若采用基于供電能力的規(guī)劃，首先計算得到該配電網(wǎng)當前TSC為180MVA，小于規(guī)劃負荷總量188MVA，但是其達到充分聯(lián)絡的TSC為252MVA，大于實際負荷總量，即該電網(wǎng)可以通過新出饋線或者切改已有線路來重新分配負荷以滿足規(guī)劃負荷要求，而無需新增變電站。由此得到的規(guī)劃方案如圖2所示，其中點線為切改線路;規(guī)劃后該配電網(wǎng)TSC為200MVA，滿足了規(guī)劃負荷要求。

圖2基于供電能力的規(guī)劃方案

Fig.2ResultsofTSC-basedplanning

傳統(tǒng)規(guī)劃方法與基于供電能力規(guī)劃方法結果對比如表1所示。

表1傳統(tǒng)規(guī)劃和本文規(guī)劃方案對比

Table1Comparisonsbetweentraditional

methodandproposedmethod

由表1可看出，傳統(tǒng)規(guī)劃方案中新增了1座變電站，同時新建和改造出線也較多，建設成本較大。而按照基于供電能力的規(guī)劃方法，在原有網(wǎng)架結構基礎上，僅通過網(wǎng)架結構調整和負荷重新分配，利用網(wǎng)絡互聯(lián)帶來的網(wǎng)絡供電能力，就能夠消納新增負荷，滿足未來負荷增長需求。但是，如果新增負荷量較大，當總規(guī)劃負荷大于252MVA時，則必須考慮新增1座變電站滿足負荷需求。

從案例對比可以總結出基于供電能力的新規(guī)劃方式，其核心在于以下2點：①基于現(xiàn)有電網(wǎng)優(yōu)化其網(wǎng)架結構、發(fā)掘其供電潛力;②通過優(yōu)化負荷在電網(wǎng)中的分布達到電網(wǎng)供電能力與負荷的更好匹配。基于供電能力的規(guī)劃與傳統(tǒng)規(guī)劃的最大區(qū)別在于新的規(guī)劃理念，傳統(tǒng)規(guī)劃立足于優(yōu)先考慮新增變電站容量然后布局網(wǎng)絡;基于供電能力的規(guī)劃則立足于優(yōu)先利用已有網(wǎng)絡消納新增負荷，然后再考慮新增變電容量。傳統(tǒng)規(guī)劃更適合于負荷快速增長、電網(wǎng)快速發(fā)展的場景;基于供電能力的規(guī)劃則更適合于負荷發(fā)展緩慢、電網(wǎng)相對成熟的場景。這種新的規(guī)劃方式能夠有效推遲電網(wǎng)建設，解決大部分城區(qū)面臨的站址和線路走廊緊張以及資產(chǎn)利用率低的問題，節(jié)省大量電網(wǎng)建設投資。

需要指出，最大供電能力方法的應用必須建立在配電網(wǎng)絡能夠快速轉移負荷的基礎上，因此對于網(wǎng)架及自動化設備配置等都有其要求。首先，從網(wǎng)架上需要具備互聯(lián)的結構，這一條件隨著中國大規(guī)模的城市配電網(wǎng)建設改造的完成已基本具備;其次，最大供電能力還需建立在普及配電自動化的基礎上，大量的網(wǎng)絡開關都需要具備遠程信息采集和操作功能，未來智能電網(wǎng)的發(fā)展將逐步具備這一條件。最后，新一代配電調度系統(tǒng)的研發(fā)也是最大供電能力發(fā)揮的一個必要條件。

5結語

本文探討了配電系統(tǒng)規(guī)劃建設乃至運行中面臨和即將面臨的諸多重要問題，其要點總結如下。

1)快速網(wǎng)絡轉供能力是未來智能配電系統(tǒng)的一個非常重要的新邊界條件，計及該條件的供電能力理論是挖掘配電系統(tǒng)供電潛力的方法工具。

2)配電網(wǎng)經(jīng)歷大規(guī)模建設發(fā)展后應該精細化規(guī)劃建設，強調優(yōu)化挖掘其供電潛力。通過合理優(yōu)化，已有電網(wǎng)具有在更高負載水平運行的巨大潛力。改造和規(guī)劃應充分考慮網(wǎng)絡互聯(lián)和配電自動化帶來的供電能力提升。

3)二次自動化投資效益在于一次系統(tǒng)及其占有的城市資源的能量釋放，這是大規(guī)模配電自動化的一個主要經(jīng)濟效益所在。

4)傳統(tǒng)規(guī)劃立足于優(yōu)先考慮新增變電站容量然后布局網(wǎng)絡，適用于負荷快速增長、電網(wǎng)快速發(fā)展的場景;基于供電能力的規(guī)劃立足于優(yōu)先利用已有網(wǎng)絡消納新增負荷，適用于負荷發(fā)展緩慢的成熟電網(wǎng)。

5)復雜互聯(lián)配電網(wǎng)存在簡化的空間，聯(lián)絡對配電網(wǎng)架的作用不同，應區(qū)別對待并明確區(qū)分負荷轉帶主路徑和備用路徑，運行維護中實現(xiàn)聯(lián)絡路徑的分級管理。

6)網(wǎng)架結構模式和導體選擇應做到標準化與個性特點的折中統(tǒng)一，從而避免過量的改造。

7)新一代面向智能配電網(wǎng)的調度運行系統(tǒng)的發(fā)展方向是建立起安全框架，實現(xiàn)實時的安全監(jiān)視、報警、預防控制、緊急控制以及優(yōu)化，達到安全、高效運行的目標。

總之，本文從一個新的角度給出了目前中國配電網(wǎng)發(fā)展中的問題解答，提出了配電網(wǎng)高效規(guī)劃、建設、運行的理念，以及基于供電能力優(yōu)化消納新增負荷的新型規(guī)劃方式。本文工作是對未來配電網(wǎng)建設規(guī)劃和運行新模式的初步探索，并為相關研究提供了新方向。