一 引言

近年来，与我们生活息息相关的电力系统正面临越来越多的挑战，其中包括：能源和资源的压力（社会可持续发展的要求）、气候和环境问题，以及数字化社会对供电可靠性和电能质量的严格要求。为此，需要开展“智能电网”的研究和实践。在中国智能电网已成为国家的重大发展战略，电力公司也已投入大量资金和人力来开展智能电网的相关研究与试点。然而，智能电网是一个不断发展的目标，需要进行持续的研究，以预测不断变化的需求和评估不断变化的收益和成本^[1][2][3]。为此，天津大学对中国中压配电网运行和可再生能源利用现状进行了调研^[4]，从中得到一些重要结论。本文将介绍这些成果，并基于此归纳出对智能配电网的潜在要求。下文中，（1）～（12）表示通过调研所得到的事实，（a）～（f）表示由现实存在问题所导出的研发任务。

二 中压配网资产利用率低，具有改进潜力

为了提高电力投资的效益，也为了社会可持续发展，现在全球发达国家都把提高电力资产利用率作为电力公司优先考虑的任务。中国配电资产占电网总资产的一半以上，涉及万亿元的投资。为了掌握其利用情况，我们对国内城市2009年10kV配电网（中国称之为中压配电网，欧美称之为一次配电网，即Primary Distribution Power Grid）主要设备的利用情况进行了调查，结果表明：

（1）如图1所示，在所调查的40个城市中，共有29个城市（占40个城市的72.5%）10kV配电线路全年平均利用率在10%～30%之间；共有39个城市（占97.5%）10kV配电变压器全年平均利用率在10%～30%之间。图2所示为中国某城市2008年全年10kV线路和配电变压器的利用率调查情况，其利用率在所调查的40个城市中还是相对比较高的。结果表明，中国配电资产的利用率比美国低^[5]。

图1 40个城市10kV配电线路和配电变压器年平均利用率调研结果

图2 中国某城市10kV配网资产利用率的统计曲线

（2）如图3所示，在所调查的40个城市中，有36个城市10kV线路在系统峰荷时刻的平均负载率在50%以下，其中21个在40%以下；有38个城市10kV配电变压器在系统峰荷时刻的平均负载率在50%以下，其中31个在40%以下，8个低于30%。

图3 40个城市在峰荷时刻10kV配电线路和配电变压器的年平均利用率调研结果

由事实（1）和（2）可以推断，国内多数城市中压配电网的主设备在大部分时间都处于低负荷运行状态，设备的利用率过低，而且在高峰负荷时整体利用率也很低。

（3）在对一个典型城市的全部（19个）110kV/10kV变电站的调研中（如图4所示），发现各变电站的载荷（功率）以及接于其二次侧的一条10kV母线上或相邻10kV母线上的各条（10kV）馈线的负荷可能很不平衡，即同时率（变电站年最大负荷/由该变电站供电的所有10kV线路各自的最大负荷之和）很低，平均只有0.57。这表明，在峰荷时刻变电站之间和线路间具有彼此转供和互相支持的能力，需要开发利用这一潜能。

图4 某典型城市的全部（19个）110kV/10kV变电站10kV出线同时率调研结果

（4）在峰荷时刻，城网负荷（功率）中第三产业及居民生活负荷所占比重较大，如表1所示。以深圳、东莞、青岛、郑州为例，居民生活负荷所占比重均在16%以上，其中青岛达到28%，郑州接近33%；第三产业负荷所占比重均在17%以上，其中深圳达到27%，郑州达到30%。图5给出了中国某大城市夏天峰荷时刻负荷组成的比例示意。

表1 部分城市峰荷时刻的负荷构成调查结果

图5 中国某大城市的夏天峰荷时刻负荷组成比例示意图

（5）所调查的10个城市冬季和夏季的典型日峰谷差率（（峰荷-谷荷）/峰荷）如表2所示。可以发现，典型日的峰谷差率均在0.3以上，部分城市超过0.5甚至达到0.63。负荷曲线峰谷差大使得发电、输电和配电的资产利用率都降低，而且发电效率降低，网损增加。

表2 部分城市冬季和夏季的典型日峰谷差率调查结果

由事实（4）和（5）可以推断，城网中第三产业及居民生活负荷占比较大，其具有与电网友好合作的潜力，需要开发利用这一潜能。如果能有效地开放配用电市场、通过需求侧响应或用户侧用电管理实现削峰填谷，将可显著地提高发电、输电和配电各环节的资产利用率，也可以提高火电机组的运行效率并降低网损，同时还为用户提供了多种选择。

三 配网供电可靠性难以满足要求，亟待改善

2013年，全国用户平均供电可靠率计入限电因素时为99.9147%，城市