2022年11月10日，以“綠色革命 電網(wǎng)側用戶側多元融合”為主題的“綠色能源管理”會客廳直播欄目在能見·麒麟學院舉行。本場直播由能見科技副總經(jīng)理曹開虎主持，中國電科院系統(tǒng)所前瞻室主任、中國電機工程學會電力系統(tǒng)專委會秘書長馬士聰;施耐德電氣電網(wǎng)解決方案資深架構師楊立璠等業(yè)內權威專家與企業(yè)伙伴圍繞“新型電力系統(tǒng)下配電網(wǎng)如何重構”“高質量城市配電網(wǎng)建設”“新型配電網(wǎng)關鍵產(chǎn)品如何創(chuàng)新”等議題進行了討論。

參與討論的嘉賓認為，新能源發(fā)電的不確定性、低邊際成本特性，使得新能源高占比場景中，電力電量總量充盈與時空不平衡矛盾突出。對此，需要加快配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化轉型，滿足電力用戶對配電網(wǎng)智能化、高可靠性的需求，同時加快構建促進新能源消納的電價市場機制，在機制設計時需要考慮新能源與常規(guī)電源以及與用戶的配合機制，協(xié)調市場內多利益主體，實現(xiàn)價值提升和價值創(chuàng)造。

新型電力系統(tǒng)重構配電網(wǎng)

黨的二十大報告提出，積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動，深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設新型能源體系，積極參與應對氣候變化全球治理。

在馬士聰看來，隨著新能源占比的提高，電力系統(tǒng)所要應對的擾動也隨之增強，且客觀存在(體現(xiàn)在電源側、電網(wǎng)側、負荷側)，由傳統(tǒng)法規(guī)、標準和技術構建的電力系統(tǒng)難以在如此擾動下可靠供電。

據(jù)國網(wǎng)能源院預測，2060年我國全社會用電量約為15.7萬億千瓦時，電源總裝機將達到約 80億千瓦。其中，非化石能源裝機占比和發(fā)電量占比均達到約90%，新能源裝機規(guī)模將超過50 億千瓦，裝機占比超過60%，發(fā)電量占比接近60%。由此可見，新能源占比電量供應比例將飛速提升。

在構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)大背景下，電網(wǎng)的運行和調度需要適應“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同互動的非完全實時平衡模式。

配電網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成，且直面終端用戶，是服務民生的重要公共基礎設施，也是保證供電質量、提高電網(wǎng)運行效率、創(chuàng)新用戶服務的關鍵環(huán)節(jié)。

新型電力系統(tǒng)下，配電網(wǎng)將面臨更多挑戰(zhàn)。首先，配網(wǎng)結構及運行工況的日趨復雜將為用電可靠性帶來嚴峻考驗。

其次，在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展進程中，電氣設備、發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點數(shù)量均成倍增長，進而對隨之而來的數(shù)據(jù)計算和儲存提出更大需求。與此同時，配電網(wǎng)的復雜性為應對數(shù)據(jù)辨識處理也帶來新的難題。

從新能源大規(guī)模發(fā)展角度，負荷側的峰谷差正被不斷拉大，當前國內的電力系統(tǒng)靈活性調節(jié)能力亟待提升。

從電網(wǎng)演進趨勢看，中東部新能源主要依靠分布式開發(fā)接入配電網(wǎng)。截止2021年底，我國分布式風電裝機約1千萬千瓦，分布式光伏裝機約1.1億千瓦。據(jù)預測，2030年分布式新能源發(fā)電將超過3億千瓦，配電網(wǎng)呈現(xiàn)更強的“系統(tǒng)化”特征，交直流混聯(lián)配電網(wǎng)、微網(wǎng)、直流配網(wǎng)等多種形態(tài)并存，要求具備靈活配置與自治平衡能力，成為電力就地配置與供給的核心基礎平臺。

目前，配電網(wǎng)呈現(xiàn)出高滲透可再生能源、高比例電力電子設備、高增長電力負荷需求等特征，“雙碳”目標下，未來配電網(wǎng)的關鍵特性將發(fā)生深刻變化。

產(chǎn)品創(chuàng)新助力高質量城市配電網(wǎng)建設

在配電網(wǎng)建設中，城市配電網(wǎng)是發(fā)展的重點。

楊立璠指出，從現(xiàn)狀來說，城市配電網(wǎng)的挑戰(zhàn)更加嚴峻，不僅要持續(xù)提升供電保障能力，而且要加快提高接入高比例清潔能源與電力電子裝置的能力。

“整個城市配電網(wǎng)的應用非常復雜，亟需解決配電網(wǎng)運營管理效率低、故障難定位、研判恢復效率低、部分城市配電網(wǎng)抵御自然災害設防水平偏低等系列難題。而數(shù)字化技術正是打通價值鏈與實物鏈、重塑城市配電網(wǎng)的關鍵利器。”楊立璠表示。

“人工智能、數(shù)字孿生、交直流混合電網(wǎng)，將是重塑配電網(wǎng)的三把‘利器’。人工智能技術，可以在規(guī)劃設計、保護控制、運行管理等不同層面發(fā)揮重要作用，比如新能源出力預測和負荷預測、接地故障識別、斷路器健康預測、非侵入負荷識別與分解等不同場景;數(shù)字孿生技術，通過建模和數(shù)據(jù)映射，顯著提升電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可視性、互動性、智能性;交直流混合電網(wǎng)技術，則可更加有效地提升分布式能源接入的能力和效率。”楊立璠說。

此外，“虛擬電廠”系統(tǒng)通過先進通信技術和控制架構，可實現(xiàn)地理位置分散的各種能源設備的聚合和協(xié)調優(yōu)化。

馬士聰認為，對應城市配電網(wǎng)，發(fā)展“虛擬電廠”十分必要。“第一，可以通過聚合用戶側可控負荷，提高電網(wǎng)可調控容量占比，提升新能源并網(wǎng)承受能力;第二，將分布式新能源聚合成一個實體，通過協(xié)調控制、智能計量和源荷預測，解決分布式新能源接入成本高和無序并網(wǎng)的問題，提高分布式新能源的接納能力;第三，通過聚集分布式電源、儲能設備和可控負荷，實現(xiàn)冷、熱、電整體能源供應效益最大化。由于新能源高比例的接入，配電網(wǎng)配電系統(tǒng)未來承擔的作用會越來越大。”