新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要怎樣的配電網(wǎng)？如何提升配電網(wǎng)的可靠性、承載力和靈活性？10月16日，在《供用電》創(chuàng)刊40周年之際，英大傳媒投資集團(tuán)有限公司召開現(xiàn)代配電系統(tǒng)技術(shù)交流會(huì)暨《供用電》辦刊研討會(huì)。與會(huì)專家圍繞現(xiàn)代配電系統(tǒng)技術(shù)與趨勢(shì)展開熱烈討論。
配電網(wǎng)成為保供和轉(zhuǎn)型主戰(zhàn)場(chǎng)
黨的二十大以來(lái)，我國(guó)開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程。鄉(xiāng)村振興、城市更新、新型城鎮(zhèn)化等系列重大戰(zhàn)略深入實(shí)施，對(duì)全面提升基本公共服務(wù)均等化水平提出更高要求。
國(guó)家能源局最新數(shù)據(jù)顯示，1~9月，全社會(huì)用電量累計(jì)74094億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)7.9%。2020年以來(lái)，我國(guó)全社會(huì)用電量增速始終高于GDP增速。“居民生活用電量不斷提高，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源電力消耗的依賴程度不斷增強(qiáng)，預(yù)計(jì)到2030年電能占終端能源消費(fèi)的比重將由2020年的27%提高到35%。”國(guó)家電網(wǎng)有限公司總經(jīng)理助理馮凱在會(huì)上表示。
民生是最大的政治。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，工商業(yè)用電、人民群眾生產(chǎn)生活用電已經(jīng)從“用上電”“用好電”向“不停電”“綠色電”加速轉(zhuǎn)變。同時(shí)，近年來(lái)氣候異常加劇，自然災(zāi)害發(fā)生頻度、影響范圍、破壞強(qiáng)度顯著提升。民生保供對(duì)配電網(wǎng)可靠性提出新要求。
配電網(wǎng)逐步走向聚光燈下，還與“雙碳”目標(biāo)和可再生能源高質(zhì)量躍升發(fā)展密切相關(guān)。新型電力系統(tǒng)建設(shè)要求配電網(wǎng)具備更強(qiáng)的承載力，以適應(yīng)大規(guī)模分布式新能源、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、新型儲(chǔ)能和虛擬電廠等新主體和新業(yè)態(tài)的接入需求。
今年上半年，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計(jì)裝機(jī)11.8億千瓦，同比增長(zhǎng)37.2%，首次超過煤電裝機(jī)規(guī)模。4月，新能源汽車滲透率迎來(lái)超過傳統(tǒng)燃油乘用車的歷史性拐點(diǎn)。
配電網(wǎng)是電網(wǎng)“最后一公里”，也是新能源接入與消納的“最先一公里”。“數(shù)以百萬(wàn)計(jì)分布式能源接于電網(wǎng)末端，且存在間歇性、波動(dòng)性和不確定性，為此需要建設(shè)智能電網(wǎng)。”中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)教授余貽鑫在主旨報(bào)告中表示。他認(rèn)為，智能電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)電力與信息的雙向流動(dòng)性，建立一個(gè)高度自動(dòng)化、智能化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)，把分布式計(jì)算（云）、大數(shù)據(jù)、人工智能和通信的優(yōu)勢(shì)引入電網(wǎng)。“設(shè)想中的智能電網(wǎng)將像互聯(lián)網(wǎng)那樣改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?，并激?lì)類似的變革。”他展望說。
增強(qiáng)配電網(wǎng)韌性和彈性成為必然選擇
分布式光伏在我國(guó)迅猛發(fā)展，已成為光伏新增裝機(jī)的重要組成部分。今年前三季度，我國(guó)光伏新增并網(wǎng)容量1.61億千瓦，其中分布式光伏8522萬(wàn)千瓦，占比52.9%。
未來(lái)電網(wǎng)將接入數(shù)量巨大的分布式電源、可調(diào)負(fù)荷和儲(chǔ)能，其出力難以精確預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)的集中控制模式愈發(fā)難以適用。
怎么辦？余貽鑫院士建議，智能電網(wǎng)需要采用分層分群的體系結(jié)構(gòu)。“互聯(lián)輸電系統(tǒng)是由若干個(gè)區(qū)域輸電系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái)的群集，每個(gè)區(qū)域性輸電網(wǎng)是若干個(gè)配電網(wǎng)互聯(lián)起來(lái)的群集，每個(gè)配電網(wǎng)是若干個(gè)微網(wǎng)組成的群集，每個(gè)微網(wǎng)也是由若干個(gè)建筑單元和用戶組成的群集。”在余貽鑫院士看來(lái)，具有分層分群體系結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)能夠很好地適應(yīng)未來(lái)電網(wǎng)的需求，包括更好地利用多變的可再生能源、為生產(chǎn)型消費(fèi)者賦權(quán)、與外圍設(shè)備的責(zé)任分擔(dān)，同時(shí)快速適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)配電網(wǎng)韌性和抵御不斷增加的互聯(lián)網(wǎng)攻擊。
新型電力系統(tǒng)最顯著的變化體現(xiàn)在電網(wǎng)“最后一公里”，新變化帶來(lái)的安全隱患也集中于此。公開資料顯示，2016年澳大利亞“9·28”、2019年英國(guó)“8·9”大停電事故，均由極端天氣誘發(fā)新能源大規(guī)模脫網(wǎng)導(dǎo)致。電力系統(tǒng)“雙高”特性日益突出，配電網(wǎng)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)急劇增大。
“建設(shè)復(fù)雜有源、交直流混合、主動(dòng)控制的數(shù)智化新型彈性配電網(wǎng)成為必然選擇。”天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院副院長(zhǎng)王守相表示：“配電網(wǎng)彈性應(yīng)對(duì)兩類不確定性事件：一類是低頻發(fā)的極端事件，即所謂的‘黑天鵝事件’，包括重大自然災(zāi)害、恐怖襲擊等；另一類是高頻發(fā)、漸進(jìn)式加劇的小干擾事件，即所謂的‘灰犀牛事件’，包括分布式電源和電動(dòng)汽車的高比例接入等。”他認(rèn)為，配電網(wǎng)應(yīng)對(duì)各類擾動(dòng)并保持系統(tǒng)運(yùn)行性能的彈性能力，包括感知、適應(yīng)、生存、恢復(fù)等特征。
以關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新提高配電網(wǎng)靈活性
配電網(wǎng)是直面用戶的最前沿，承載著百姓最直接的用能體驗(yàn)。《配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)實(shí)施方案（2024—2027年）》提出圍繞供電能力、抗災(zāi)能力和承載能力提升，結(jié)合各地實(shí)際，重點(diǎn)推進(jìn)“四個(gè)一批”配電網(wǎng)建設(shè)改造任務(wù)，其中包括加快推動(dòng)一批供電薄弱區(qū)域配電網(wǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目。
“電網(wǎng)資源配置帶來(lái)供需平衡的壓力正逐步加大，尤其是鄉(xiāng)村配電網(wǎng)承載力提升迫在眉睫。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)村電力與新能源發(fā)電研究中心副主任唐巍說。
《關(guān)于新形勢(shì)下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，到2025年，配電網(wǎng)將具備5億千瓦左右分布式新能源、1200萬(wàn)臺(tái)左右充電樁接入能力。這意味著不到兩年的時(shí)間里，配電網(wǎng)接入能力幾近翻番。
“要完善配電網(wǎng)與分布式新能源協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，實(shí)際上，無(wú)論是分布式新能源還是集中式新能源都必須要有序規(guī)劃和發(fā)展。”馮凱強(qiáng)調(diào)。
與會(huì)專家一致認(rèn)為，關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新可以改善供需平衡關(guān)系、提高電網(wǎng)靈活性。馮凱從概率規(guī)劃技術(shù)、智能微電網(wǎng)、虛擬電廠技術(shù)等12個(gè)方面闡述了新技術(shù)應(yīng)用；王守相從增強(qiáng)感知力的智能態(tài)勢(shì)感知技術(shù)、基于用戶感知的供電可靠性計(jì)算、考慮極端災(zāi)害事件的大規(guī)模配電網(wǎng)韌性評(píng)估與提升調(diào)度等10個(gè)方面深入論述了需要開展的新型配電網(wǎng)智能感知與彈性增強(qiáng)的關(guān)鍵技術(shù)；唐巍著重介紹了配電網(wǎng)多層級(jí)柔性互聯(lián)架構(gòu)、交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化控制技術(shù)，并給出了移動(dòng)柔性互聯(lián)的構(gòu)想。
配電系統(tǒng)的運(yùn)行和管理要比主網(wǎng)更復(fù)雜，面臨安全性、經(jīng)濟(jì)性及體制機(jī)制等多方挑戰(zhàn)。這要求配電網(wǎng)不僅要在技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)改造，還需要在管理運(yùn)營(yíng)上進(jìn)行創(chuàng)新，以靈活性和前瞻性應(yīng)對(duì)諸多不確定。
余貽鑫院士建議，重新定義配電服務(wù)，采用市場(chǎng)激勵(lì)措施促進(jìn)新型電力需求和分布式能源的增長(zhǎng)。他樂觀地表示，電氣化需求的增長(zhǎng)和本地分布式電源的增長(zhǎng)完全會(huì)形成一個(gè)良性循環(huán)系統(tǒng)，一個(gè)推動(dòng)和投資地區(qū)能源供應(yīng)和存儲(chǔ)的正反饋系。
原標(biāo)題：一場(chǎng)前所未有的革新：新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要怎樣的配電網(wǎng)？
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