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武漢大學(xué)教授解讀《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》

來源： 時(shí)間：2024-03-12 18:31

《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》解讀之二

提升配電網(wǎng)靈活性和承載能力

推動(dòng)新型配電系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展

武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院

董旭柱 尚磊

　　配電系統(tǒng)在支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改善民生、優(yōu)化資源配置、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型等方面發(fā)揮重要作用。近期，國(guó)家能源局印發(fā)《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》（以下簡(jiǎn)稱《意見》），圍繞配電網(wǎng)“承載能力”和“靈活性”，明確了構(gòu)建“清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能”新型配電系統(tǒng)的主要目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。

　　一、構(gòu)建新型配電系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

　　配電系統(tǒng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和分布式智能電網(wǎng)的關(guān)鍵領(lǐng)域，是區(qū)域多能源互補(bǔ)的協(xié)同平臺(tái)、交易平臺(tái)、分布式能源接入和消納平臺(tái)。配電系統(tǒng)正在由“無源”、能量單向流動(dòng)、單純電能分配功能的電力網(wǎng)絡(luò)向承載新型源荷、多利益主體互動(dòng)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)高效配置平臺(tái)轉(zhuǎn)變，電能雙向流動(dòng)在部分區(qū)域已經(jīng)成為新常態(tài)。預(yù)期2025年配電系統(tǒng)應(yīng)具備約5億千瓦分布式新能源、1200萬臺(tái)充電樁的接入能力。

　　配電系統(tǒng)的發(fā)展面臨如下挑戰(zhàn)：（1）海量多元用戶與電網(wǎng)的雙向能源信息交互不足，用戶側(cè)靈活資源利用水平低，分布式能源消納受限；（2）多能微電網(wǎng)與智能配電網(wǎng)的協(xié)同欠缺，難以支撐分布式智能電網(wǎng)，服務(wù)“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)；（3）綜合能源互聯(lián)的規(guī)劃、運(yùn)行和低成本互聯(lián)轉(zhuǎn)換技術(shù)仍然欠缺，綜合能效和減碳水平亟待提升。同時(shí)高比例分布式能源和高比例電力電子設(shè)備接入的“雙高”特征為配電系統(tǒng)的靈活運(yùn)行帶來了如下機(jī)遇：（1）日益增加的分布式電源和新型儲(chǔ)能豐富了備用電源和微電網(wǎng)群的構(gòu)建方式，有助于提升配電網(wǎng)韌性和靈活性，改善電能質(zhì)量；（2）交直流柔性互聯(lián)為配電系統(tǒng)靈活組網(wǎng)、潮流靈活調(diào)控提供了新方法；（3）數(shù)字化和智能化為配電系統(tǒng)智慧運(yùn)行提供了新手段。配電系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展既有其重要性，又有其緊迫性。

　　二、綜合提升承載能力是配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)

　　《意見》中明確要求“提升配電網(wǎng)承載能力”，配電網(wǎng)承載能力內(nèi)涵豐富，主要指適應(yīng)規(guī)模化分布式新能源并網(wǎng)和安全運(yùn)行、滿足大規(guī)模電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷靈活用電需求、促進(jìn)新型儲(chǔ)能與負(fù)荷側(cè)靈活性資源應(yīng)用等方面。

　　（一）分布式新能源接入的承載能力評(píng)估與提升

　　高比例分布式光伏接入造成配電變壓器重過載或電能質(zhì)量劣化的問題，本質(zhì)上是隨機(jī)時(shí)序潮流問題，需要系統(tǒng)性評(píng)估配電網(wǎng)的承載能力，綜合考慮安全運(yùn)行、供電質(zhì)量、運(yùn)維檢修、規(guī)劃建設(shè)等諸多因素。目前已開展的分布式光伏承載能力評(píng)估研究主要關(guān)注靜態(tài)承載力，即以關(guān)鍵設(shè)備容量確定配電系統(tǒng)承載能力，源荷相關(guān)性及可調(diào)資源的協(xié)同影響考慮不足，未來應(yīng)加強(qiáng)動(dòng)態(tài)承載能力的實(shí)時(shí)在線評(píng)估，并將承載力評(píng)估與配電網(wǎng)調(diào)控有機(jī)結(jié)合。結(jié)合配電設(shè)備熱點(diǎn)溫度在線辨識(shí)數(shù)據(jù)，考慮設(shè)備熱容量和運(yùn)行工況，評(píng)估多工況下配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)載流能力，經(jīng)濟(jì)有效地提升分布式新能源接入水平。

　?。?/span>二）電動(dòng)汽車充換電的承載力評(píng)估與提升

　　為迎接電動(dòng)汽車保有量爆發(fā)式增長(zhǎng)，《意見》要求“科學(xué)銜接充電設(shè)施點(diǎn)位布局和配電網(wǎng)建設(shè)改造工程，助力構(gòu)建城市面狀、公路線狀、鄉(xiāng)村點(diǎn)狀布局的電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)”。滿足電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的配電網(wǎng)承載力評(píng)估及信息發(fā)布機(jī)制尚未有效開展，需加強(qiáng)充換電網(wǎng)絡(luò)與電動(dòng)汽車運(yùn)行規(guī)律的動(dòng)態(tài)協(xié)同規(guī)劃，綜合考慮配用電側(cè)的多類型靈活性資源調(diào)節(jié)能力，因地制宜開展適應(yīng)不同充換電工況的配電網(wǎng)承載能力評(píng)估。

　　此外，評(píng)估和提升配電網(wǎng)各類承載能力將有效推動(dòng)電力系統(tǒng)新業(yè)態(tài)和區(qū)域電力市場(chǎng)的健康發(fā)展。目前新型儲(chǔ)能技術(shù)受到廣泛關(guān)注，但在配電側(cè)輔助服務(wù)的價(jià)值仍然有限，需要進(jìn)一步探索儲(chǔ)能對(duì)承載力提升的作用和商業(yè)價(jià)值。

　　三、發(fā)展柔性配電系統(tǒng)，提升靈活性是配電網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)的重要方向

　　柔性配電系統(tǒng)是指綜合利用電力電子、信息通信、人工智能等技術(shù)提升配電系統(tǒng)靈活性，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)分布式功率靈活控制、網(wǎng)架靈活切換、運(yùn)行方式靈活調(diào)整。配電系統(tǒng)靈活性是指在一定時(shí)間尺度下，配電系統(tǒng)通過柔性控制和拓?fù)潇`活切換，以經(jīng)濟(jì)可靠的方式快速響應(yīng)分布式電源及負(fù)荷不確定性變化的能力?！兑庖姟窂?qiáng)調(diào)“加強(qiáng)有源配電網(wǎng)規(guī)劃方法、運(yùn)行機(jī)理、平衡方式，以及微電網(wǎng)、虛擬電廠等新模式的調(diào)度運(yùn)行控制方法研究”，柔性配電系統(tǒng)的研究和應(yīng)用是《意見》落地的重要技術(shù)支撐，靈活性提升需要從配電系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和設(shè)備資產(chǎn)管理等多方面綜合考慮。

　?。?/span>一）源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃，增強(qiáng)配電系統(tǒng)靈活性

　　新能源大規(guī)模接入，負(fù)荷波動(dòng)加劇、峰谷差加大，滲透率較高地區(qū)將逐步遇到“鴨子曲線”的平衡難題。為有效解決這一難題，在配電和綜合能源規(guī)劃層面，需要研究中低壓電網(wǎng)形態(tài)演變多維驅(qū)動(dòng)因素，探索中低壓電網(wǎng)的多時(shí)空演變機(jī)理；加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃，優(yōu)化智能配電裝置和新型儲(chǔ)能等多元靈活性資源配置，通過電力電子技術(shù)提升配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)靈活調(diào)節(jié)能力，提升分布式能源消納和新型負(fù)荷接入水平；考慮電力電子變換器裝置的連續(xù)調(diào)節(jié)特性與潮流轉(zhuǎn)移能力，研究新型配電系統(tǒng)多形態(tài)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)演變機(jī)理；完善分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和新型配電系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

　?。?/span>二）數(shù)智賦能交直流混聯(lián)配電系統(tǒng)，提升配電運(yùn)行靈活智能水平

　　配電系統(tǒng)可觀、可測(cè)、可控、可調(diào)能力的不足難以支撐不確定源荷規(guī)?；尤?，為構(gòu)建區(qū)域自治、柔性互聯(lián)、交直流混合的分布式智能配電系統(tǒng)，提升配電系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，需要大力加強(qiáng)配電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知和智慧運(yùn)行調(diào)控技術(shù)的研究與應(yīng)用，構(gòu)建柔性配電系統(tǒng)分層分布控制架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)配微協(xié)同和多臺(tái)區(qū)自組織協(xié)同運(yùn)行；研究交直流混合配電系統(tǒng)網(wǎng)架靈活切換和潮流靈活經(jīng)濟(jì)調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，探索配電系統(tǒng)微電網(wǎng)群構(gòu)網(wǎng)機(jī)理與自治運(yùn)行方式；加強(qiáng)分布式新能源發(fā)電出力時(shí)空特性的評(píng)估與預(yù)測(cè)，研究軟件定義配電系統(tǒng)、一二次深度融合等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)分區(qū)等。

　　武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院面向國(guó)家配電領(lǐng)域重大需求，圍繞新型配電系統(tǒng)開展科學(xué)研究與人才培養(yǎng)工作，在智能配電數(shù)字孿生和自愈控制、微電網(wǎng)群和主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行控制、配電業(yè)務(wù)資源協(xié)同、配電作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)等方面取得了豐富研究成果，下一步將在交直流配電形態(tài)演變、靈活組網(wǎng)、承載能力和靈活性提升、邊端資源友好接入、電能質(zhì)量提升、配電數(shù)字孿生等方面深入研究，為《意見》落地實(shí)施提供技術(shù)與人才支撐。

責(zé)任編輯：吳蘇靈