新型配電系統(tǒng)的用電可靠性綜合評價技術綜述

唐捷，張勇軍，潘峰，黃廷城，劉斯亮

(1. 廣東電網(wǎng)有限責任公司，廣東 廣州 510600；2.華南理工大學 電力學院，廣東 廣州 510641；3. 廣東電網(wǎng)有限責任公司計量中心，廣東 廣州 510080)

2020年9月，習近平總書記在聯(lián)合國大會上提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。電力行業(yè)作為全國碳排放的主要行業(yè)，全面節(jié)能減排將是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑。為此國家提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，全面推進可再生能源在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)的應用[1]。同時，隨著先進量測、現(xiàn)代通信等技術與電力系統(tǒng)的深度融合，未來電力系統(tǒng)發(fā)展將趨于低碳化和數(shù)字化，用戶側(cè)將呈現(xiàn)出源、儲、荷多元化用電趨勢，用電需求呈現(xiàn)差異化[2-6]。作為面向用戶供電服務的前端環(huán)節(jié)，配電系統(tǒng)的安全可靠性將直接影響客戶用電體驗。顯然，構(gòu)建以新能源為主體的新型配電系統(tǒng)(new type distribution systems，NDS)是助推電網(wǎng)實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的主戰(zhàn)場。

目前，國內(nèi)外關于配電網(wǎng)供電可靠性的研究已相對成熟：我國采用面向系統(tǒng)的評價指標體系，但由于技術手段的局限，絕大部分地區(qū)尚未統(tǒng)計至低壓用戶[7]；歐美日本等發(fā)達國家廣泛采用供電可靠性評價標準IEEE Std 1366TM-2012[8]，其統(tǒng)計范圍計及每個電力用戶。在實際運行過程中，常存在配電變壓器能夠供電、而用戶由于電能質(zhì)量問題或低壓脫扣器脫扣等原因而無法正常用電的情況[9-10]，顯然供電可靠性指標并不能反映此類問題。用戶端的分布式電源(distribution generation，DG)和儲能應用在供電中斷時能保持用戶的持續(xù)用電，也顛覆了傳統(tǒng)系統(tǒng)側(cè)供電可靠性就是用戶側(cè)用電可靠性(consumer’s power reliability，CPR)的認知。

針對供電可靠性評估存在的不足，CPR的研究逐漸受到重視。CPR區(qū)別于供電可靠性的關鍵特征在于CPR從用戶體驗端對用電情況進行評估，能更精確地發(fā)現(xiàn)用電問題，有利于對電網(wǎng)進行精細化規(guī)劃和管理。隨著高級量測體系和大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，電網(wǎng)供用電相關數(shù)據(jù)的采集和分析可以下沉到用戶端，為了更好地挖掘客戶用能情況，為配電網(wǎng)的規(guī)劃建設提供更精細化的指導，亟待開展配電網(wǎng)中CPR評估的研究。

在此背景下，本文論述配電網(wǎng)CPR的基本內(nèi)涵、與供電可靠可靠性的區(qū)別、CPR評估的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合CPR對配電網(wǎng)規(guī)劃的指導作用，對配電網(wǎng)CPR評估的未來研究方向進行展望。

1 配電網(wǎng)CPR的概念與內(nèi)涵

1.1 供電可靠性評估的局限性

隨著配電網(wǎng)向智能配電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是“雙碳”戰(zhàn)略的提出驅(qū)使用電側(cè)特性發(fā)生了許多改變，供電可靠性統(tǒng)計范圍和指標體系的局限性日漸凸顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

a)用電側(cè)負荷類型日益多樣化。以電動汽車、儲能、可控負荷等為代表的靈活負荷[11]對電網(wǎng)持續(xù)供電能力要求不高，僅要求在可用電時段內(nèi)獲取滿足所需電量的電能。隨著電力市場的發(fā)展，用戶用電特性變得更具彈性，不純粹是為了滿足電力設備用電的需要，而且還響應于信息流[12]，如虛擬電廠、需求側(cè)管理。以供電可靠性去評判用戶響應后的用電指標將失去實際意義，須有針對性地提出新的評價指標和方法。

b)電能質(zhì)量高敏性負荷及裝置越來越多。高電能質(zhì)量要求的用戶對電壓質(zhì)量和諧波等高度敏感[13]，易因電能質(zhì)量問題而影響正常生產(chǎn)運行。同時，電壓暫降或短時停電往往會導致低壓脫扣器誤動作而造成用戶持續(xù)停電，這類情況是供電可靠性統(tǒng)計的盲區(qū), 供電可靠性無法準確反映用戶的真實用電體驗[14]。

c)用戶側(cè)電源類型和容量逐漸增多。供電可靠性僅考慮電網(wǎng)向用戶供電，未計及用戶側(cè)的電源設備。隨著DG和儲能在負荷側(cè)的推廣應用[15]，部分用戶已不完全依賴于電網(wǎng)供電，供電可靠性已不能完全體現(xiàn)用戶用電的可靠性水平。

d)用戶側(cè)多能互補的形式越來越豐富[16]。用戶的用電特性將服從于用能特性，用戶用電更加具備彈性，“失電不失能““缺供不缺用”等情況將使得現(xiàn)有供電可靠性評價進一步失去意義。

此外，在偏遠地區(qū)的低壓配電網(wǎng)，由于供電半徑大，常常出現(xiàn)因低電壓問題導致用戶空調(diào)等負荷無法正常使用的問題，以及用戶用電體驗和需求被壓抑的狀態(tài)。供電可靠性評價顯然反映不了這種“雖供但缺用”的情況。低壓脫扣對大用戶造成的問題同樣也是屬于“雖供但缺用”的情況。

e)供電可靠性的統(tǒng)計將用戶看作一個負荷“點”[17]，不考慮用戶內(nèi)部負荷情況；而諸如超高層建筑、大型工商業(yè)用戶等大用戶往往存在內(nèi)部接線復雜、用電負荷種類繁多的情況[18]，一方面大用戶內(nèi)部不同類型的負荷對可靠性的需求不同，另一方面內(nèi)部負荷的可靠性水平也跟計量收費點的不同。供電可靠性難以準確評估大用戶的可靠性水平，無法滿足NDS精細化和差異化管理的要求。

1.2 CPR的概念與內(nèi)涵

供電可靠性評估無法適應NDS的發(fā)展，這促進了學者對CPR的探討。文獻[19-20]論述了電壓暫降問題對供電可靠性評估的影響，并提出了相應的評估指標。文獻[21]從指標特征等方面論述了電能質(zhì)量與供電可靠性的關系，認為電能質(zhì)量是供電可靠性內(nèi)涵及外延的進一步延伸。文獻[22]認為提高CPR是新時代電網(wǎng)企業(yè)提升服務質(zhì)量的重要手段，提出了基于變權灰關聯(lián)的配電網(wǎng)CPR提升的項目優(yōu)選方法。

在CPR定義方面，文獻[14]將其定義為“在某一定期間內(nèi)，用戶能夠持續(xù)不間斷地從電網(wǎng)獲得滿足電能質(zhì)量要求的電能的能力”，其強調(diào)用戶的用能來源依然是電網(wǎng)，但需要對電能質(zhì)量進行考核。文獻[22-23]進一步考慮了配電網(wǎng)接入的DG和儲能，不再強調(diào)用能只來源于電網(wǎng)，認為只需要滿足負荷對電能持續(xù)性獲取和電能質(zhì)量的要求即可，其中：獲取電能的途徑包括電網(wǎng)和用戶側(cè)電源或儲能設備；不同負荷對電能持續(xù)性和電能質(zhì)量的要求不同，靈活負荷對電能持續(xù)性的要求較低，敏感負荷對電能質(zhì)量的要求較高[24]。

由此可見，CPR的內(nèi)涵包含2個方面內(nèi)容——用戶電能的供應和用戶電能的質(zhì)量，這2個方面體現(xiàn)了供電可靠性和CPR定義的本質(zhì)差別。

供電可靠性從電網(wǎng)供電角度出發(fā)，研究從發(fā)電端到用戶計量收費點之間的可靠性問題[25]。而CPR主要研究用戶或用電設備能否可靠用電，其評估范圍如圖1所示。供電環(huán)節(jié)的可靠性運行是用戶可靠用電的基礎，而CPR還計及了用戶側(cè)電源設備、用電設備特性、負荷類型以及用戶內(nèi)部結(jié)構(gòu)等要素。

圖1 CPR的評估范圍Fig.1 Evaluation scope of CPR

1.3 CPR與供電可靠性的區(qū)別

1.3.1 面向的主體不同

供電可靠性面向的主體是電力系統(tǒng)，而CPR面向的主體是電力用戶。供電可靠性用于度量配電系統(tǒng)在某一定期間內(nèi)保持對用戶連續(xù)供電的能力，其核心在于電網(wǎng)能否持續(xù)提高電力供應，至于用戶側(cè)能否正常用電不在其考察范圍內(nèi)。而CPR旨在體現(xiàn)用戶在某一期間內(nèi)能否持續(xù)地獲得滿足電能質(zhì)量要求的電力供應，關注的是用戶的用電需求能否被滿足，側(cè)重于表達用戶的用電體驗。

由于面向的主體不同，CPR和供電可靠性在很多場景下都存在分歧。例如：電網(wǎng)發(fā)生快速切除瞬時短路故障事件時，主網(wǎng)并未存在穩(wěn)定性問題，但過程中產(chǎn)生的短時中斷或電壓暫降可能在用戶側(cè)引起保護裝置動作斷電、設備重啟等問題，其影響與持續(xù)停電后果相同[26]。對于電網(wǎng)而言，若保護裝置能在故障后短時間內(nèi)切除故障，恢復供電，則認為電網(wǎng)是可靠的；但對用戶而言，短時停電事件造成的停電時間未必比持續(xù)停電事件短，由于短時停電沒有復電通知用戶不能及時合閘復電，停電時間大大增加，所以短時停電事件對CPR的影響要大于其對供電可靠性的影響[27]。

1.3.2 統(tǒng)計的范圍不同

如圖2所示，傳統(tǒng)的供電可靠性僅考慮公共連接點以上的中壓配電網(wǎng)，統(tǒng)計單位為1個中壓用戶，計量點設置在配電變壓器二次側(cè)出線處或中壓用戶的產(chǎn)權分界點[28]。隨著1戶1表工作的開展和智能電表的普及，南方電網(wǎng)已經(jīng)逐步將供電可靠性的統(tǒng)計口徑拓展到終端用戶。

圖2 供電可靠性和CPR的統(tǒng)計范圍對比Fig.2 Comparisons of statistical ranges of power supply reliability and CPR

CPR同樣以1個終端計費用戶為1個統(tǒng)計單位，覆蓋所有用戶。對絕大部分用戶而言，CPR和終端用戶口徑的供電可靠性計量位置是相鄰的。終端用戶口徑供電可靠性的計量點延伸至終端計費用戶計量表的進線單元，CPR的計量點則應設置在計量表的出線單元。但對廣泛并不完全由電網(wǎng)供電的用戶，CPR計量點則有所不同。

1.3.3 評估指標不同

是否考慮電能質(zhì)量問題也是CPR與供電可靠性的重要區(qū)別之一，因此CPR和供電可靠性的評估指標存在差異。傳統(tǒng)供電可靠性一般只考慮電網(wǎng)故障、計劃檢修等原因引起的電網(wǎng)側(cè)停電事件，而不考慮電能質(zhì)量問題引起的用戶側(cè)電能不可用情況，其指標體系均圍繞停電事件的頻率、持續(xù)時間、次數(shù)、缺供電量等方面[29-31]。在實際應用中通常采用供電可靠率、平均停電時間和平均停電次數(shù)3個指標進行評價。

從CPR角度而言，無論是電網(wǎng)側(cè)原因還是配電網(wǎng)中其他用戶引起的停電或者電能不可用的問題，對于用戶用電體驗的影響都是相同的。例如在農(nóng)網(wǎng)中存在的電壓偏低情況，常常使得用戶的水泵、空調(diào)等設備不能啟動或無法正常工作。此類問題并未造成供電中斷，所以在供電可靠性中無法體現(xiàn)，但確實降低了用戶的CPR。

除了電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題，用戶側(cè)的干擾源也會對所在配電網(wǎng)的CPR產(chǎn)生影響，例如含大功率電弧爐的工業(yè)用戶接入后可能會給配電網(wǎng)帶來諧波、電壓波動和閃變等問題。因此，考慮電能質(zhì)量的CPR不僅僅是對電網(wǎng)提出更高的要求，同時也考察了用戶之間的可靠性影響[32]。

因此，CPR必須考慮電壓暫降、電壓偏低、諧波等電能質(zhì)量問題，在不同用戶需求下，用戶對電能質(zhì)量的重視程度和側(cè)重點也有所不同[33]。

1.3.4 評估方法不同

供電可靠性3類指標相關性較大，性質(zhì)相近，所以在進行供電可靠性評估時，只需要將指標數(shù)據(jù)統(tǒng)計后排序即可判斷各配電網(wǎng)的供電可靠性高低。

根據(jù)CPR的定義，CPR評估應包括用戶側(cè)獲得電能的持續(xù)性和可用性，指標體系應該包含用戶側(cè)的供電持續(xù)性、電能質(zhì)量等方面的考察指標。同時，由于CPR指標體系中包含了性質(zhì)差異較大的指標，無法通過單一指標的簡單排序直觀看出CPR的評估結(jié)果，需要運用多指標評估方法進行綜合評價。CPR評估與用戶自身用電特點及需求密切相關，在評估時可以根據(jù)用戶實際情況調(diào)節(jié)各指標權重或者使用部分指標進行評估。

2 NDS的CPR綜合評價

2.1 CPR評估指標

隨著智能電表等智能量測終端的普及，現(xiàn)有的CPR評估研究工作不再局限于探索可靠性統(tǒng)計范圍向低壓用戶拓展的可行性方法[34-35]，而是逐漸擴展到對CPR評估指標體系的研究。文獻[18]針對超高層建筑供CPR評估問題，從供電側(cè)、用電側(cè)和負荷點可靠性3個方面進行計算，每個方面均考慮故障率、平均故障持續(xù)時間和可用率3種指標。文獻[14]從客戶用能使用體驗出發(fā)，建立了CPR的評估指標體系。目前CPR指標的類型主要有2種：一是因供電可靠性統(tǒng)計范圍的拓展而構(gòu)建的指標；二是為了對電能質(zhì)量進行考察而形成的指標。

2.1.1 統(tǒng)計范圍的拓展而構(gòu)建的指標

因統(tǒng)計范圍的拓展而構(gòu)建的CPR指標與供電可靠性指標類似，主要統(tǒng)計配電網(wǎng)絡運行/停運狀態(tài)變換次數(shù)、停運時間累計、停運導致的缺供電量。該類指標的統(tǒng)計口徑下沉到用戶端，能夠反映用戶的用電體驗以及因電網(wǎng)的瞬時停電可能導致用戶持續(xù)停電等問題。常用指標有平均停電次數(shù)、平均停電時間和年均缺用電量，其中：平均停電次數(shù)指的是用戶在統(tǒng)計時間內(nèi)的平均停電次數(shù)；平均停電時間指的是用戶在統(tǒng)計時間內(nèi)的平均停電時長；年均缺用電量指的是配電網(wǎng)中所有用戶一年中因停電而導致的總用電量缺額。

CPR的評估面向用戶，而不同電壓等級、不同負荷類型的用戶負荷量相差巨大，居民用戶數(shù)量多但單個用戶負荷量小，工業(yè)用戶數(shù)量較少但負荷量大?；谟脩魯?shù)量求取平均值的配電網(wǎng)可靠性指標(如平均停電次數(shù)、平均停電時間等)容易掩蓋工業(yè)負荷的可靠性問題。而工業(yè)負荷用電量大，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益高，敏感設備多，其對CPR的要求也比居民用戶高。為此，文獻[23]提出了以負荷量為權重求取均值的指標，包括單位負荷用電故障率和單位負荷用電故障時間，其中：單位負荷用電故障率指的是在統(tǒng)計時間內(nèi)，平均每單位負荷無法正常用電的次數(shù)；單位負荷用電故障時間指的是在統(tǒng)計時間內(nèi)，平均每單位負荷無法正常用電的時間。

2.1.2 考察電能質(zhì)量的指標

隨著NDS的發(fā)展，一方面配電網(wǎng)中DG和儲能的容量不斷提升，其附帶的電力電子裝置對電能質(zhì)量的影響越來越大[36]，另一方面用戶側(cè)的敏感用電設備越來越多，低質(zhì)量的電能供應無法滿足敏感用戶的用電需求。同時，隨著售電市場改革的逐漸深化以及用戶對用電體驗要求的不斷提高[37]，在CPR的評估中計入部分出現(xiàn)頻次高、對用戶影響大的電能質(zhì)量指標也勢在必行。目前主要指標有電壓合格率和年均電壓暫降率，其中：電壓合格率指的是統(tǒng)計時間內(nèi)用戶側(cè)電壓合格的時長與統(tǒng)計時間的比值；年均電壓暫降率指的是用戶平均每年發(fā)生電壓暫降的次數(shù)。

2.2 CPR綜合評價方法

在供電可靠性評估中，常用的方法有解析法、模擬法和人工智能算法。解析法對配電網(wǎng)中的元件進行可靠性精確建模，但是存在“維數(shù)災”求解困難的問題。模擬法主要通過統(tǒng)計學方法得到可靠性指標，可以計算相關事件對系統(tǒng)可靠性的影響[38-39]，適用于大規(guī)模系統(tǒng)的可靠性評估，但計算量大。人工智能算法無需對系統(tǒng)進行可靠性建模，也能解決計算量大的問題，但是其計算結(jié)果的可信度取決于基礎數(shù)據(jù)的數(shù)量和準確度[40]。

由于沒有考慮電能質(zhì)量，供電可靠性評估方法的重點在于配電網(wǎng)的連通性分析、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、接地方式、失負荷分析、微電網(wǎng)孤島運行狀態(tài)分析等[41-42]。為了提高評估的精度或效率，相關研究也提出了等值或者近似可靠性評估算法[43]。CPR評估應充分借鑒供電可靠性評估的研究成果，并且根據(jù)CPR評估的統(tǒng)計范圍具體到用戶和需要考慮電能質(zhì)量2個特點展開研究。

CPR的評估是一個多層級、多指標的綜合評估問題，常用的評價方法包括熵權法[14]、層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)[44]、灰色關聯(lián)度法[22]和其他組合算法[23，27]。

AHP作為一種最常用的評價方法，在綜合評價問題中廣為應用[44]。采用AHP時受權重確定者的主觀影響較大，為此，文獻[23]利用AHP對指標進行主觀賦權，采用熵權法進行客觀賦權，最后采用最小二乘法對主客觀權重進行組合優(yōu)化，得到各個指標的權重進行配電網(wǎng)可靠性的綜合評價。

為避免AHP主觀性對評價結(jié)果的影響，文獻[14]提出了“越值懲罰”原則，并考慮到傳統(tǒng)熵權法在可靠性較高的系統(tǒng)中應用時，所有熵值會趨近于1，過度放大差距導致不合理賦權的問題，采用了一種改進的熵權法來進行CPR綜合評價。

CPR是供電可靠性的進一步細化，故CPR的綜合評價離不開供電可靠性評價，而后者涉及到的指標數(shù)目較多，部分指標相關性較強。如何分析各指標之間的關聯(lián)情況，降低冗余度，對各個指標的權重進行確定，并且克服主觀性對綜合評價的影響，是CPR綜合評價需要解決的問題。文獻[27]提出了基于改進熵權-灰色關聯(lián)法的配電網(wǎng)可靠性影響因素分析方法，采用改進熵權法計算各影響因素的權重，采用灰色關聯(lián)法挖掘各影響因素與供電可靠性的潛在關系。采用組合評價的方法在一定程度上降低了主觀性的影響。

但是，組合評價方法仍然受決策者的影響，而且其在主觀評價和客觀評價相結(jié)合時利用的方法不同，得到的結(jié)果也往往不一樣。熵權法是一種依據(jù)指標數(shù)值計算各指標權重的方法，如果僅利用熵權法進行CPR評價，由于不同配電網(wǎng)的用戶類型和數(shù)量不同，可能出現(xiàn)指標權重失衡的問題。因此，應該針對CPR評估的特性和不同指標的特點，制訂一套合理的綜合評價方法，而不是簡單套用常規(guī)的評價方法。

3 CPR與配電網(wǎng)規(guī)劃

通過CPR的準確評估，可以明確用戶對供電可靠性的真實需求，避免配電網(wǎng)容量因為用戶側(cè)配置了DG和儲能大量被閑置；也可以避免配電網(wǎng)規(guī)劃建設對電能質(zhì)量考量不足導致影響用戶用電體驗、損失售電量的問題。

3.1 供電可靠性評估對配電網(wǎng)規(guī)劃指導的不足

傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的一個重要目標就是提高目標配電網(wǎng)絡的供電可靠性，以提高客戶的用電體驗，提高企業(yè)服務水平。文獻[45]考慮配電網(wǎng)重構(gòu)，提出了配電-配氣網(wǎng)的聯(lián)合規(guī)劃模型，提高了系統(tǒng)的可靠性水平。文獻[46]提出了配電網(wǎng)全壽命周期可靠性的概念與指標體系，將可靠性評估細化至不同業(yè)務范疇，提升了配電網(wǎng)供電可靠性管理的精益化水平。

在低碳NDS的建設背景下，配電網(wǎng)規(guī)劃的投資對象除了線路網(wǎng)架和變電站等設備外，還包括分布式可再生能源、儲能裝置和配電自動化等新元素。在配電網(wǎng)投資項目優(yōu)選中也常需要評估電網(wǎng)運行水平現(xiàn)狀以及建設后預計的水平，其中電壓合格率和供電可靠性是重要指標之一。文獻[47]考慮了節(jié)點電壓以計算供電可靠性的收益，對智能軟開關進行規(guī)劃，實現(xiàn)了投資效益的最大化。文獻[48]基于配電網(wǎng)可靠性展開了DG和充換電站的協(xié)同規(guī)劃。文獻[49]利用機器學習算法挖掘配電網(wǎng)指標與規(guī)劃改造措施的關聯(lián)關系，提出一種投資規(guī)劃優(yōu)選模型與方法，但依然用傳統(tǒng)指標衡量配電網(wǎng)可靠性。文獻[50-51]分別用模擬法和解析法論述了DG可以通過改善孤島負荷的可靠性來提高系統(tǒng)的可靠性。在規(guī)劃建設階段和電網(wǎng)改造中應該考慮用戶CPR，及時并合理地響應特殊需求，盡可能使電網(wǎng)的供電可靠性水平與用戶的CPR期望相匹配，達到精準投資的目的。

供電可靠性評估在配電網(wǎng)規(guī)劃中存在以下不足之處：

a)對用戶CPR的需求差異缺乏精細化。絕大部分可靠性提升規(guī)劃項目都是依據(jù)供電可靠率的高低來選擇規(guī)劃對象,但是地區(qū)屬性和主體用戶類型的不同導致規(guī)劃中對供電可靠性的需求也有所不同，并不能簡單以供電可靠率指標值的高低來決定配電網(wǎng)可靠性提升的必要程度?？煽啃蕴嵘?guī)劃所實施對象的挑選原則單一，沒有實現(xiàn)“按需分配”，使得最適合的提升措施并不一定應用于最需要的規(guī)劃對象上。

b)對DG接入對配電網(wǎng)影響的評估不完整。NDS中接入了大量的電動汽車和DG，這些設備能夠提高電網(wǎng)的智能化程度，消納大量可再生能源，具有環(huán)保、高效等優(yōu)點。若僅從供電可靠性角度，電動汽車和DG能在上級配電網(wǎng)故障時支撐微電網(wǎng)孤島運行，能夠有效提高供電可靠性。但僅關注配電網(wǎng)的能量平衡，不考慮DG接入并網(wǎng)或者孤島運行時帶來的諧波以及波動性給電壓等電能質(zhì)量指標帶來的影響是不夠全面的。另外，一些沖擊性負荷對電網(wǎng)的CPR的影響同樣也不能忽略。

因此，在投資有限的情況下，通過對面向用戶的CPR進行評估，可以從基層的用電信息了解到系統(tǒng)真正的服務水平與存在不足，對配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)進行精準挖掘，并在規(guī)劃項目優(yōu)選中考慮CPR相關指標，綜合考慮用戶的CPR現(xiàn)狀、需求水平、用戶價值等多個方面，評估其CPR提升改造的優(yōu)先等級，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)的精準投資。用CPR評估指導配電網(wǎng)規(guī)劃，既能提升客戶滿意度，又能實現(xiàn)投資收益的最大化，使企業(yè)在未來的電力市場競爭中占據(jù)更大優(yōu)勢。

3.2 CPR評價在配電網(wǎng)規(guī)劃和運維中的應用

隨著電網(wǎng)自動化程度的不斷提高，低壓集中抄表系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)的推廣和新一代智能量測體系的構(gòu)建，供電企業(yè)能夠更加全面地采集越來越多客戶的用電數(shù)據(jù)[52]并開展大數(shù)據(jù)應用[53-54]，CPR綜合評價適用于配電網(wǎng)規(guī)劃運行和維護多個階段，為提升NDS規(guī)劃和運行效益提供理論和方法指導。

3.2.1 新建配電網(wǎng)規(guī)劃

新建配電網(wǎng)在規(guī)劃階段應充分考慮用戶CPR需求，規(guī)劃方案不僅要滿足系統(tǒng)可靠性的要求，也要滿足用戶在電能質(zhì)量方面的需求。尤其是對于有特殊大用戶接入的配電網(wǎng)規(guī)劃應在CPR預測評估的基礎上增加配電網(wǎng)無功配置，例如靜止無功補償裝置、無功電壓調(diào)節(jié)器、調(diào)壓器、濾波器等，加強對干擾性負荷接入電網(wǎng)的分析、評估與監(jiān)管。結(jié)合用戶CPR的需求和資源，使配電網(wǎng)規(guī)劃向可再生能源規(guī)劃和綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃方面去銜接和升級，支撐以新能源為主體的NDS的建設。

3.2.2 配電網(wǎng)運行管理

優(yōu)化用電信息管理系統(tǒng)，打造NDS互動平臺，提升網(wǎng)荷互動性。通過軟件手段建立考慮CPR的系統(tǒng)主站停/來電判斷邏輯，對客戶用電情況進行實時分析，幫助電網(wǎng)員工對客戶停電事故作出快速反應，縮短客戶用電中斷時間；采用CPR綜合評估方法能夠直觀地對各配電網(wǎng)的CPR運行狀態(tài)進行評估排序，以便開展配電網(wǎng)可靠性管理和提升工作；充分激活用戶側(cè)DG、儲能、電動汽車等靈活性資源，全面提高NDS運行的可靠性。

3.2.3 配電網(wǎng)改造維護

配電網(wǎng)改造應該充分考慮不同配電網(wǎng)的可靠性現(xiàn)狀、經(jīng)濟價值和用戶需求，根據(jù)CPR提升需求度來指導配電網(wǎng)改造投資，區(qū)分重點改造和次要改造對象，使CPR提升工作更好地實現(xiàn)供電企業(yè)的供電可靠性控制目標，最大程度減少客戶投訴，換取更高的客戶滿意度。另外，根據(jù)影響因素與各CPR指標的相關性分析結(jié)果，可以指導CPR提升措施的選擇。基于NDS數(shù)字化手段，建立用戶側(cè)主設備運行參數(shù)、CPR、配電網(wǎng)改造之間關系的分析模型，實現(xiàn)基于態(tài)勢感知的配電網(wǎng)改造和規(guī)劃。

4 現(xiàn)有研究存在的問題與前景展望

4.1 CPR評估指標

定義合理的CPR指標體系是進行系統(tǒng)CPR評估的前提。NDS中接入大量DG，微電網(wǎng)孤島運行將成為一種常態(tài)，目前CPR評估指標缺少反映用戶側(cè)電源、需求側(cè)響應能力、孤島運行能力的評估指標，無法真實反映NDS的發(fā)展對CPR的積極作用。因此，需要進行新場景下的源荷儲運行特性以及微電網(wǎng)運行方式對配電網(wǎng)CPR的影響機理研究，從而制訂物理意義和實用價值明顯的評估指標，為NDS的規(guī)劃提供指導。

4.2 CPR評估建模

CPR不僅需要考慮網(wǎng)絡的功率平衡，還應當關注到用戶的電能質(zhì)量，因此需要進行配電網(wǎng)DG、敏感性負荷等裝置的可靠性建模研究。在CPR評估模型中需要對整個用電網(wǎng)絡進行潮流計算，或者利用數(shù)據(jù)驅(qū)動法對用戶端的電能質(zhì)量進行估算，從而計算NDS規(guī)劃中的CPR。與供電可靠性評估建模僅考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等物理層面不同，CPR評估建模還要充分考慮微電網(wǎng)、虛擬電廠、需求側(cè)響應和“隔墻”售電等方面的影響，因此CPR評估建模還亟待深化。

4.3 CPR在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

隨著電網(wǎng)數(shù)字化、平臺化進程的發(fā)展，無論是電網(wǎng)的新建規(guī)劃項目還是改造型項目，都應當將CPR作為重要的評價依據(jù)，使其在配電網(wǎng)規(guī)劃中的薄弱環(huán)節(jié)管理、規(guī)劃對象優(yōu)選以及多種規(guī)劃方案的比較篩選等方面發(fā)揮重要作用。然而現(xiàn)階段的CPR在電網(wǎng)規(guī)劃中更多是作為一種獨立的評估方法，如何將CPR評估方法有機結(jié)合到配電網(wǎng)規(guī)劃、新能源規(guī)劃和綜合能源規(guī)劃的過程中，構(gòu)建一個完整、高效、精細化的優(yōu)化規(guī)劃模型，進而考慮如何平衡設備利用率等經(jīng)濟性指標，是需要進一步研究的課題。

4.4 CPR的支撐技術

首先從可靠性評估的整個流程來看，由于用電網(wǎng)絡更為復雜，機器學習、深度學習、數(shù)據(jù)驅(qū)動建模將成為CPR評估的重要工具；而大規(guī)模電網(wǎng)的可靠性計算則離不開大數(shù)據(jù)與云計算技術的支撐，以實現(xiàn)實時的可靠性結(jié)果反饋，便于配電網(wǎng)調(diào)度運行的進一步操作。

在可靠性提升的方面，首先需要借助新材料技術和新工藝水平，減少設備的故障率，從根本上提升配電網(wǎng)的CPR；進而結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術、5G、云計算、傳感器等數(shù)字化智能運維技術的支撐，構(gòu)建云邊端協(xié)同的NDS“源網(wǎng)荷儲充微”互動運行平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)的透明化，充分調(diào)動用戶側(cè)靈活資源服務于NDS區(qū)域的差異化用電需求，盡可能避免停電以及電能質(zhì)量不合格等事件的發(fā)生。這就需要加強對面向CPR的NDS運行協(xié)同優(yōu)化方法和軟件定義的互動功能服務應用技術等的研究。

4.5 CPR的高級應用

基于CPR思維，結(jié)合“雙碳”驅(qū)動下用戶側(cè)綜合能源的發(fā)展特征，為滿足用戶的差異化需求，應研究建立能夠提供符合用戶新體驗的主動分析、快速響應、有效保障等的服務體系。隨著國家在“整縣光伏”、電價改革和虛擬電廠等新政策陸續(xù)出臺，如何構(gòu)建新的能源互動生態(tài)，挖掘NDS的增值服務和業(yè)務延伸，為用戶提供能效分析、設備代管代維、保險服務等增值服務，形成新的利潤增長點，將成為當前非常重要的研究方向。

5 結(jié)束語

在我國“雙碳”戰(zhàn)略持續(xù)推進和能源革命的背景下，一方面電力市場改革促使電力公司更加重視用戶用電體驗和精細化管理，且隨著用戶側(cè)負荷類型的多樣化，用戶要求提升用電側(cè)可靠性水平的需求也愈發(fā)強烈，另一方面隨著NDS的發(fā)展，智能電表、負荷控制和管理裝置、用戶能量管理系統(tǒng)等逐漸推廣應用，智能電表、大數(shù)據(jù)和云計算等技術逐漸成熟，這都為用電數(shù)據(jù)的獲取以及CPR的統(tǒng)計與評估提供了必要的條件。CPR將逐漸替代供電可靠性，成為NDS規(guī)劃和運行的重要評價指標。