研讨智慧配电系统建设和发展路径
为传统配电系统转型和能源清洁低碳发展作出贡献
近日，由国网经济技术研究院有限公司（以下简称“国网经研院”）、国网浙江省电力有限公司（以下简称“浙江电力”）、英大传媒投资集团有限公司、IEEE PES中国专业分会联合会主办，中国能源研究会支持，国网经研院《电力建设》杂志社及配网规划中心、国网浙江经研院和威立 (Wiley) 出版集团承办的第三届能源转换与经济年度论坛在浙江杭州成功举办。论坛以“现代智慧配电系统的机遇与挑战”为主题，以线上、线下相结合形式同步召开，在圆桌讨论环节，与会嘉宾围绕现代智慧配电系统面临的问题与挑战、配电网和微电网协同发展、储能对配电网发展发挥的作用等议题进行了热烈讨论，为推动智慧配电系统发展开阔了思路。
“当前，配电网的新业态、新模式层出不穷，分布式光伏从‘十三五’期间平均每年增长1300万千瓦，进入‘十四五’以来平均每年增长超过4000万千瓦；电动汽车目前已经超过了1300万辆，进入‘十四五’以来，以每年300万~400万辆的速度增长，充电桩也超过了600万台；新型储能2023年迎来爆发式增长，2023年的新增装机远超以往装机总和。在分布式新能源、电动汽车等新要素爆发式增长的背景下，给配电网带来诸多新挑战，也给行业提出许多新要求。”国网经研院配网规划中心主任罗金山在主持圆桌会议时表示。在罗金山的观察与思考中，各地主干网的升级围绕保障电力供应基本盘的核心任务，结合各自资源禀赋，已经形成相对成熟的发展思路，而配电网变革与终端能源消费形态变革骨肉相连，牵一发而动全身，基础相对薄弱的配电网既要直面分布式新能源和电动汽车等新型负荷接入的新要求，也要直面支撑主配微协同、提高能源利用效率等新挑战，迫切需要电网企业主动拥抱技术形态和管理模式的升级重塑，带动全社会的关注与支持，统筹规划、转变观念，共同推动配电网变革深度融入经济社会高质量发展的方方面面，形成具有普适化的现代智慧配电网发展思路。武汉大学电气与自动化学院教授王波提出，配电网的规划运行，包括数字化的应用，数字模型的应用，都要分情况制定，没有一种普适性的解决方式。数字化模型也是一个问题，可以提出一种普适性的模型，这种普适性的模型最后用在智慧配电网，应该也是根据不同的情况具体问题具体分析，才能够让它确实有成效。在清华大学电机系副教授鲁宗相看来，大胆假设、小心求证，这将是配电网规划的未来逻辑。配网不管是规划还是运行，需要新的手段，配网的数字化以及人工智能和大数据，也是现在这些年来行业内的研究热点。在能源转型和数字化转型的双重背景下，配电网数字化转型势在必行。在谈到未来配电网规划工作要关注的重点时，国网经研究院配网规划中心副主任宋毅介绍了自己通过长期研究和实践得出的观点。宋毅认为，未来配电网跟过去传统配电网相比有几个差异，第一个是多样性，负荷的数量增多，不光有电的，还有气、热、冷。第二个是随机性、波动性，主要是源和荷的匹配问题。第三个是复杂性，复杂性主要是网络。配电网过去是以满足负荷供电需求的单向潮流为主，现在变成了多向潮流问题。另外还有可控性、互动性等问题。十多年一直从事微电网设计、建设、运营方面经验丰富的浙江大学求是讲席教授、浙江大学电气工程学院能源互联网研究中心执行主任李祖毅从中、美两国在配电网建设方面的侧重点进行了各自的优劣比较，李祖毅认为，建设现代智慧配电网，要从5个方面考虑，即可靠性、经济性、可持续性、网络安全以及韧性。建设现代智慧配电网是支撑能源转型的重要实践。当前，配电网建设运营环境愈发复杂。我国配电网体量巨大、分布广泛、差异显著，现代智慧配电网是实现多能耦合互补、多元聚合互动的基础平台，被看作是支撑新型能源体系建设的重要环节，是未来新型电力系统建设的主战场和“双碳”目标实现的关键。李祖毅表示，微电网可以看成是配电网的一个可控的节点，纳微电网、微电网和互联微电网，都可以是今后现代智慧配电网的重要构成部分，在底层从设备往上可以有一个纳微电网，一个园区可以有一个微电网，在园区之间可以形成互联微电网。电力系统既是分层的，同时又有聚集。鲁宗相对未来配电网的建设运行模式进行了阐述，他认为，第一，配电网未来会由一个无源的输电网络转变为有大量分布式电源和有大量诉求的网络，这样的网络如果按以前的配用的方式规划，会让配电网的规模变大，甚至大到了整个电力行业无法承受的程度。所以在规划建设时要有一个范式的改变，就是要用原来简单定义配电网作为配用的功能，扩展为综合的功能平台。有了这个功能的范式变化过后，就可以兼容分布式光伏、小水电以及大量的快充电站。配电网作为一个平台和枢纽，除了基本的电力供应基本功能外，可以利用配电网的平台性和枢纽特性，对其他能源形式和要素进行综合。第二，规划的模式会变，以前规划配电网一定是按上中下方案，或者是最优的方式去寻求最优解或者经验上的次优解。事实上从未来来看，配电网的解决方案应该是多元化、个性化、可定制的。在这种模式之下，配电网的规划方案需要有一定的可变或弹性空间，在一定范围内维持有效性。第三，运营和评价方式会变，电的效率仅仅是未来对配电网规划的评价方式之一，对清洁化、碳的减排能力等方面评价会成为一个新的更主导的方式。针对当前智慧配电网建设面临的痛点和难点问题，与会专家们从不同角度进行了剖析，并给出了专业的意见建议。首先是预测的数据和方法。鲁宗相表示，在建设配电网前期要做大量分布式电源的预测。在数据有限、量测有限的条件下如何去做中长期的预测，这是个巨大的难点问题。这个时候需要有新的技术引进才能实现，科研怎么提供新的工具去实现对“气象—电力”耦合条件的预测，这是未来分布式预测要发展的新技术领域。其次是要解决现在预测的短期性和长期性影响的问题，从电力的运行和规划来讲，有效的预测至少要达到15天甚至更长尺度，才能匹配电网有效的调度运行。第三，在未来配电领域，还要解决极端天气的应急供电保障问题。未来在配电技术领域如何做电力和气象耦合需要建立精确的气象预测、调度决策等数据模型。浙江电力设备部副主任侯伟宏表示，较之于主干网，配电网在用户侧调节资源开发、整体调节能力提升上，面临的矛盾与挑战更加复杂。建设现代智慧配电网，迫切需要解决以下三个方面的难题。一是解决认识不到位的问题。在新型电力系统建设背景下，配电网具有引导源荷双向互动的职责，面临的挑战前所未有。但目前对配电网转型发展的重要性认识不足，相关前瞻思考不到位，试点示范不够丰富，未能形成指导配电网规划、建设、运行的系统性方案。二是解决用户侧调节资源开发方案研究还不到位的问题。用户侧调节资源挖潜空间大，但相关资源开发方案不明确，现有灵活性资源尚未得到充分挖掘、形成聚合效应，无法有效发挥应对新能源波动性、保障电网安全稳定的调节作用。三是解决配电网数字化支撑能力研究还不到位的问题。海量分布式新能源和多元负荷接入后，配电网发展呈现高比例分布式新能源、电力电子设备规模化接入和交直流互联的新特征，亟须运用数字化手段，保障源网荷储智能互动需求。目前配电网数字模型需要完善，数字化应用场景有待拓展，尚未实现各类要素“可调控”，需要进一步探索适用于主配微协同的调度运行体系、各类新业务的技术管理支撑体系。侯伟宏认为，当前的配电网可以说是“双多”，电子电气元器件多了，分布式电源也多了。建设现代智慧新型配电网，对电网公司来说既是挑战也是机会。现在随着高比例新能源、高比例电力电子设备加速发展和推广应用，电力系统低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征更加明显，电网故障形态及连锁反应路径更加复杂，故障特性难以预测，电网安全稳定运行风险增加。推动解决目前配网在各方面面临的问题和挑战，需要科研单位和电网建设运营单位提供一些更好的理论方法以及具体的实践，搭建多方协同互动的生态体系。
作者：郭文瑞 白婉欣 王冰钰编辑：张宇校对：许盼