中国储能网讯：3月23日，由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会（简称“CIES2025”）在杭州国际博览中心召开。
CIES大会以以“绿色、数智、融合、创新”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。
在3月23日下午进行的工业绿色微电网专场中，上海电力大学海上风电研究院电力电子所博士潘超做了题为《配电网数智化线路健康状态感知与构网关键技术讨论》的主题报告演讲。
各位专家同仁，我是海上风电研究院赵教授团队的潘超。受赵教授委托，今天由我分享电力电子技术研究所关于配电网研究的思考，并与大家交流探讨。本次报告题目为《配电网数智化线路健康状态感知与构网关键技术讨论》。主要内容包括三部分：一是新型配电网的发展趋势；二是配电网台区开展的数智化健康状态感知技术研究；三是对配电网新能源构网关键技术的思考与探索。希望借此机会与各位深入交流。
一、新型配电网发展趋势
在新型电力系统建设中，配电网作为连接用户的“最后一公里”，其升级优化至关重要。以往研究多聚焦主网构网型变流器与组网技术，现配电网亦需加快转型以适应发展需求。
究其原因，国家能源局去年发布的《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》强调：一是需提升配电网承载能力，支撑转型需求，包括科学评估承载力及优化分布式新能源布局；二是强化改革创新以化解发展难题。在新型电力系统“双高”特性下，配电网安全稳定运行面临重大挑战。大量电力电子设备接入改变了配电网运行机理，对其安全性与稳定性产生显著影响，这一问题与主网情况类似。
传统电力系统以水电、燃气及燃煤发电为主，辅以抽水蓄能和电化学储能；新型电力系统则着重发展风光一体化与新型储能技术。分布式光伏的大规模接入为配电网带来三方面挑战：首先，海量多元用户与电网间的双向能源信息交互存在不足；其次，用户侧灵活资源的开发利用水平较低，限制了分布式能源的消纳能力；最后，多能微电网与智能配电网之间的协同性尚显欠缺，难以充分支撑分布式智能电网的建设需求。
新型电力系统的电力电子化转型既带来挑战也孕育机遇。其一，分布式新能源与储能的协同应用，可提升配电网的韧性和灵活性，优化电能质量；其二，针对传统配电网存在的三相不平衡、谐波等问题，交直流柔性互联技术提供了灵活组网与潮流调控的新路径，有效应对电力电子化带来的振荡和频率波动；其三，借助AI技术、数字化手段及大数据分析，配电网智能化运行水平显著提高，为其高效、可靠管理提供了坚实支撑。
二、配电网数智化健康状态感知技术
接下来，我将分享关于配电网健康状态感知技术的研究成果。随着分布式资源、充电桩、储能设备及电动车的快速发展，配电网的架构、业态和商业模式正经历深刻变革。为适应新能源并网与消纳需求，亟需优化配电网数字化架构体系，并加速推进其数字化建设与应用。
数字化感知技术是实现配电网互联互通和互操作的核心手段，对推动数字化转型意义重大。预计到2025年，配电网数字化将进入全面推广阶段，尤其是在条件成熟的地区，车网协同互动、构网型新能源及构网型储能等新技术有望广泛应用。作为新型电力系统的重要创新工具，数字化感知技术主要聚焦于配电网的安全稳定运行以及线路拓扑动态监测，为提升配电网智能化水平提供了关键技术支撑。
配电网用户接入方式多样，实际安装中可能存在申报与实施不一致的情况，例如业扩报装相别与实际安装不符。此外，配电网拓扑结构难以精准识别，台账信息常与实际情况存在偏差，供电设备故障响应及用电安全预警机制也有待完善。在相关研究中，某供电公司提供了支持，重点开展了三项工作：一是通过数据分析实现用户相位的准确辨识；二是对用户电量行为进行建模分析；三是开展线路健康状态监测，以提升配电网运行的可靠性和智能化水平。
（1）用户相位辨识
传统配电网中，三相不平衡问题突出，主要源于相位连接混乱，导致ABC三相负荷分布不均，影响变压器运行效率。由于配电网用户数量庞大，台账记录与实际安装情况可能存在偏差，因此需借助科学方法实现精准辨识。基于用电采集系统数据，结合电压相关性分析及总表与分表电量关系，可实时推断用户相位，确保辨识结果准确可靠。
（2）用户电量行为建模
完成相位辨识后，进一步通过建模深入分析用户用电行为。通过对行为主体、环境及用电结果等特征的挖掘，提取各类用户的独特用电模式。此方法能够将用户行为抽象化并特征化表达，为优化配电网管理提供数据支持。
（3）线路健康状态监测
在相位辨识基础上，聚焦配电网至用户电表间的健康状态监测。利用用电采集系统数据，结合相位、电压与功率流自动辨识功能，以及拓扑接线信息，计算线路及其分支阻抗值，定位异常阻抗并识别潜在故障。实验表明，该方法可有效检测间歇性异常现象，显著提升配电网运行可靠性与智能化水平。
在软件架构设计中，配电网系统分为应用层和平台层。通过接入特定系统的应用层并与配电网信息采集系统对接，可从平台层获取所需数据，从而实现以下目标：首先，对数据特征进行评估，排除小电量台区的干扰，标记电压异常情况，并排查三相用户缺相问题。尽管采集了大量高频数据（如15分钟或30秒间隔），但大部分数据需重新建模与优化处理，以满足分析需求。其次，开展单日用户阻抗筛选，精准识别用户阻抗特性，确保末端数据符合计算标准，并筛查支线阻抗是否超出阈值范围，为后续分析提供可靠支持，提升技术方案的可行性与实用性。
在此基础上，进一步开展整体分析，涵盖相位辨识及干/支线阻抗统计等内容。最终，根据干支线阻抗水平及其波动特性，定位具体问题发生的位置（用户或线路）。这些结果经现场验证，证明方法有效。
关于相位辨识的具体实现，采用了常规技术并引入新模型。例如，结合配电网拓扑校验、电压相关性分析、聚类方法与电能误差建模，实现了高效准确的相位辨识。首次测试中，选取10个用户分别接入变压器不同相位，连续24小时采集运行数据并进行现场校验，结果表明该方法可行且可靠。
此外，针对配电网拓扑结构复杂的特点，开展了拓扑辨识研究。通过采集某天的电量数据，测量模型误差，并分别处理总表与分表数据，利用误差协方差矩阵及Cholesky因子变换构建约束矩阵，最终计算回归矩阵以获取误差信息。通过关联矩阵确定用户与总表之间的拓扑关系，并对台区档案进行一对一校验。经现场验证，该方法取得了良好效果。
借助该技术，能够实时识别电表绝缘损坏、接线不规范及连接松动等问题，并即时反馈故障信息。经过5轮现场验证，覆盖17个台区用户，共检测出56个故障点，最终准确率达96%，部分误差源于用户产权问题或现场条件限制。
三、配电网新能源构网关键技术探讨
前几位专家指出，我国分布式能源发展迅猛。截至2023年，分布式能源装机容量已达2.5亿千瓦，预计到2025年，配电网承载能力将大幅提升，可支持5亿千瓦的接入规模。
分布式发电在配电网中呈现出显著特征。一方面，受风能、太阳能等自然条件制约，分布式电源输出存在不稳定性，可能引发电压、功率及频率波动，并产生谐波问题。例如，IGBT设备通过PWM技术模拟连续电能输出时会成为谐波源，整流装置同样会引入大量谐波，对配电网造成干扰。另一方面，分布式电源靠近负荷中心，具有规模小、灵活性高的特点，能够有效减少输电损耗和长距离输电需求。
然而，分布式发电模式也带来了诸多挑战。首先，由于分布式能源缺乏低电压穿越能力且输出不稳定，无法为主系统提供主动支撑，从而增加了电压跌落的风险，威胁配电网的可靠性。其次，分布式电源接入后可能导致电能质量问题，如谐波污染、无功功率失衡等。在此背景下，科学评估并提升配电网对分布式电源的承载能力显得尤为重要。明确承载能力不仅有助于合理规划设备选型和运行策略，还能为配电网的安全稳定运行提供保障。这已成为当前亟待解决的关键问题之一。
在探讨承载能力之前，需先明确“构网”技术的概念及其与传统“跟网”技术的区别。从学术角度看，“跟网”技术适用于电网强度较高的场景，其通过锁相环实现变流器与电网的相位同步。然而，在这种模式下，当电网发生波动时，变流器仅能被动跟随电网的频率和电压变化，无法主动提供有功或无功功率支撑，从而可能降低系统稳定性。例如，在新能源占比较高且电网强度较弱的地区（如沙戈荒区域），容易出现新能源外送困难甚至系统崩溃的情况。
为解决这一问题，目前调相机等技术已在西部地区得到广泛应用。与传统“跟网”技术相比，“构网”技术通过优化控制策略，大幅提升了系统的主动支撑能力。在传统“跟网”技术中，电流环和电压环的双环控制方式被广泛采用；而“构网”技术则摒弃了电压环，转而引入功率环，从而在系统内部生成一个独立的“内电势”。这一“内电势”不依赖外部电网的锁相信号，而是基于功率平衡结果自动生成。由此，变流器能够根据电网运行状态实时调整输出，主动提供有功和无功功率支持。具体而言，在“构网”变流器中，直流侧承担了类似传统同步发电机转子的功能，具备一定的储能和功率调节能力。这项技术为提高配电网对分布式能源的承载能力提供了重要保障。
随着大量分布式能源接入配电网，系统需要更强的有功和无功支撑能力以确保稳定运行。此外，还需应对宽频振荡抑制和电能质量问题，其中主动支撑技术尤为重要。主动支撑主要体现在惯量、电压支撑和阻尼振荡三个方面：首先，惯量作为调频的基础，可以有效防止频率骤降；其次，通过无功补偿提前建立合适的电压水平，为系统稳定运行创造条件；最后，针对新能源接入后可能出现的宽频振荡，需要采取有效的阻尼措施予以抑制。
值得注意的是，近年来一些厂商已开始探索基于“构网”技术的新型电能质量解决方案，包括谐波治理和无功补偿等，为配电网提供了更多可能性。
在评估分布式能源承载能力时，可从安全性、经济性和灵活性三个维度出发设定若干指标。其中，安全性指标包括电压偏移和电压合格率；经济性指标涵盖无功补偿合格率及平均线损率；灵活性指标则涉及净负荷波动和新能源发电占比率。基于年度或月度数据，定期开展新能源承载能力评估，有助于相关部门实时掌握配电网的承载能力。
在分布式能源主动调压调频场景下，“构网”储能技术展现出显著优势。当系统频率下降时，惯量响应能够迅速提供功率支撑；在低电压穿越场景下，该技术可通过动态调整无功功率，在电压跌落时补充无功，并在电压过高时吸收无功。此外，通过将惯量支撑与频率支撑解耦，充分利用储能的快速响应特性，实现了对小幅度频率波动的即时抑制，避免其参与复杂调频过程。这种优化策略显著提升了系统的稳定性和效率。
综上所述，通过运用配电网健康状态感知技术和分布式新能源“构网”技术，不仅可以提升配电网对可再生能源及电动汽车等新型负荷的接纳能力，还能增强系统应对复杂性和不确定性的管控水平，是推动配电网数字化转型的重要路径。该方案在健康状态检测方面识别率较高，且具有突出的承载能力。为更好地服务于工程应用，未来应着重突破基于数据驱动的健康状态感知技术，结合人工智能实现智能化升级，同时强化主动支撑能力和振荡抑制方法的研究。本技术的核心优势在于高准确率和强承载力，其实施路径包括通过健康状态感知开展主动支撑，并有效抑制系统波动，从而保障配电网的安全稳定运行。
