專訪 | 充分發(fā)揮“分布式”與“集中式”并存優(yōu)勢
來源：中國電力報(bào) 時(shí)間：2023-11-28 11:07
——訪華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教授譚忠富
記者 劉光林
在新能源占主體的新型電力系統(tǒng)中，分布式電源成為裝機(jī)主體，“電從身邊取”將會(huì)成為電力供應(yīng)的基本形態(tài)，但是我國疆域遼闊，能源資源和負(fù)荷呈逆向分布，又讓“電從遠(yuǎn)方來”變得不可避免。因此，電力供應(yīng)將同時(shí)存在“集中式”和“分布式”兩種方式。在此情況下，電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)將作何思考？安全保供方式需要面臨哪些調(diào)整？大電網(wǎng)和分布式電網(wǎng)的關(guān)系應(yīng)如何重新認(rèn)定？中能傳媒記者就相關(guān)問題采訪了華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教授譚忠富。
中能傳媒：與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的單一“集中式”供電方式相比，“分布式”與“集中式”并存的供電方式具有哪些優(yōu)勢？
譚忠富：分布式發(fā)電為“電從身邊取”。分布式發(fā)電指用電端由附近散布的一些小型發(fā)電設(shè)備供電。新型電力系統(tǒng)下的電力既可從“身邊取”也可從“遠(yuǎn)方來”?！半姀纳磉吶 敝饕獊碜苑植际叫履茉窗l(fā)電，如屋頂光伏、微型風(fēng)電、小型燃?xì)獍l(fā)電、農(nóng)村小水電、生物質(zhì)能發(fā)電等；“電從遠(yuǎn)方來”主要來自集中式發(fā)電，如煤電基地、水電基地、風(fēng)電基地、光伏基地、核電基地以及多能互補(bǔ)發(fā)電基地等，通過特高壓線路以西電東送、北電南供為方向輸送至東部和沿海負(fù)荷中心。
分布式電源建設(shè)成本和系統(tǒng)成本均比較低。分布式電源相互獨(dú)立，不會(huì)因一臺(tái)發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)故障而影響其他點(diǎn)位供電，因此一般不會(huì)發(fā)生大面積停電事故；分布式電源接網(wǎng)甚至不需要新建變電站，從而可以節(jié)約額外的輸配電成本；分布式電源靠近用戶供電，就地生產(chǎn)就地消納，可以最大限度地減少對(duì)電網(wǎng)資源的占用，也相應(yīng)減小了電網(wǎng)的輸電線損；在分布式供電方式下，主要電源為光伏和風(fēng)電等清潔電源，可以有效保護(hù)環(huán)境，降低碳排放；采用分布式小型設(shè)備發(fā)電，可以節(jié)省尖峰時(shí)段的備用電源與備用電網(wǎng)投資，提高系統(tǒng)安全性和靈活性。
分布式供電與集中式供電并存具有一定優(yōu)勢。在高峰時(shí)段，分布式供電可以在一定程度上緩解大電網(wǎng)的供應(yīng)緊張矛盾，相當(dāng)于大電網(wǎng)的備用；作為集中式供電的補(bǔ)充，分布式供電適合對(duì)電網(wǎng)末梢的園區(qū)、機(jī)場、商業(yè)綜合體、農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)等供電。集中式供電系統(tǒng)以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主，實(shí)施大容量、遠(yuǎn)距離集中供電，在理論上任何一點(diǎn)故障都會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)并對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)大面積停電甚至全網(wǎng)崩潰，尤其是遭遇戰(zhàn)爭、恐襲、自然災(zāi)害時(shí)，會(huì)危及整個(gè)國家和社會(huì)的安全。在集中式供電模式下，即便為了支撐短暫的尖峰負(fù)荷都需要新建相應(yīng)的發(fā)電廠，從而產(chǎn)生一定的投資。集中式供電與分布式供電方式相結(jié)合，可以在整體上實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一調(diào)配、在局部節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)靈活控制，兼顧整體性與靈活性，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長避短、優(yōu)勢互補(bǔ)。
中能傳媒：在新型電力系統(tǒng)中，面對(duì)“分布式”與“集中式”供電方式并存局面，如何看待電力安全保供問題？
譚忠富：分布式供電的可靠性存在一定的不足。因太陽能、風(fēng)能受光照、溫度、風(fēng)力、氣候等影響較大，分布式發(fā)電出力存在隨機(jī)性與不穩(wěn)定性，如遇暴雪、颶風(fēng)等惡劣天氣很容易出現(xiàn)供電故障。而且一旦需要配網(wǎng)停電作業(yè)，還需逐戶排查并斷開分布式電源點(diǎn)的控制開關(guān)，等到檢修完畢需要恢復(fù)供電時(shí)，又需要逐個(gè)閉合各電源點(diǎn)的并網(wǎng)開關(guān)，這勢必增加操作的復(fù)雜性，帶來一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心、通信基站、醫(yī)院、銀行等重點(diǎn)用戶，還需要考慮特殊場景下的用電安全保障。
因此，需要通過集中式供電彌補(bǔ)分布式供電的不足。分布式電源的輸出功率隨環(huán)境因素的變化而變化，無法為負(fù)荷提供穩(wěn)定的輸出，一旦大量分布式電源直接接入電網(wǎng)，如果用以提供輔助服務(wù)的可調(diào)節(jié)資源不夠充足，就會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量下降，如功率因數(shù)變小、頻率不穩(wěn)定、電流諧波畸變、電壓閃降及不穩(wěn)定等。集中式供電方式相對(duì)穩(wěn)定，方便進(jìn)行電壓控制，也容易實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)，便于集中管理，且運(yùn)行成本低。所以說，既要做到“電從身邊取”又要做到“電從遠(yuǎn)方來”，充分發(fā)揮大電網(wǎng)的資源聚合能力，實(shí)現(xiàn)分布式電網(wǎng)與大電網(wǎng)協(xié)同供電。
通過電網(wǎng)側(cè)配置儲(chǔ)能可以彌補(bǔ)分布式電源出力的不穩(wěn)定性。電網(wǎng)側(cè)配置的儲(chǔ)能設(shè)施，在負(fù)荷低谷時(shí)存儲(chǔ)分布式新能源所發(fā)電能，在負(fù)荷高峰時(shí)釋放電能，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)供需，快速吸收/補(bǔ)充電能實(shí)現(xiàn)功率緩沖，平衡電網(wǎng)負(fù)荷；在分布式能源出力為零或出力不足時(shí)（比如天氣原因或者發(fā)電設(shè)備處在檢修期），儲(chǔ)能設(shè)備可以為負(fù)荷最大限度地供電，以減少停電時(shí)間；在支撐高峰負(fù)荷的同時(shí)，可以有效減少電源和電網(wǎng)的容量備用；儲(chǔ)能設(shè)備還可以提供有功/無功功率支撐，穩(wěn)定電壓，平抑波動(dòng)，解決電壓的驟降/跌落問題，作為電力系統(tǒng)的電壓和頻率調(diào)節(jié)器，以維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；儲(chǔ)能設(shè)施也可以作為諧波主動(dòng)濾波器，通過逆變器等電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行處理，消除諧波信號(hào)?？傊诜植际焦╇娕c集中式供電并存的情況下，通過與電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行，就可以抑制功率波動(dòng)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
中能傳媒：在“分布式”與“集中式”供電方式并存的情況下，如何認(rèn)識(shí)大電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的關(guān)系，又怎樣才能充分發(fā)揮二者的作用？
譚忠富：要分區(qū)分級(jí)建設(shè)電網(wǎng)，大容量高電壓等級(jí)的送出通道服務(wù)新能源大基地，配電網(wǎng)用來服務(wù)微電網(wǎng)或者分布式能源，而微電網(wǎng)則直接服務(wù)分布式電源等，各級(jí)電網(wǎng)、各地電網(wǎng)相互聯(lián)通又各司其職。
在新型電力系統(tǒng)中，分布著大量的分布式光伏、電動(dòng)汽車充電樁、儲(chǔ)能等設(shè)施，但其界限模糊，系統(tǒng)內(nèi)部潮流多向流動(dòng)，大大增加了供需平衡難度。
同時(shí)，直接接入配（微）電網(wǎng)的大量分布式電源一般都配有電力電子裝置，會(huì)產(chǎn)生一定的諧波和直流分量；諧波電流注入系統(tǒng)后，會(huì)引起電網(wǎng)電壓畸變，造成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行；分布式發(fā)電并網(wǎng)容量和位置會(huì)影響電網(wǎng)的電壓分布，電壓過大會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置造成破壞；分布式電源大量接入電網(wǎng)，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生大量的諧波污染，使線路的繼電保護(hù)性能下降；另外，分布式電源還會(huì)帶來反向潮流、設(shè)備過多、網(wǎng)絡(luò)冗余等問題。這一切，都需要通過上一級(jí)電網(wǎng)提供消納與供給來進(jìn)行稀釋和平衡，具體為：需要大電網(wǎng)配置相應(yīng)的濾波裝置、靜止或動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置等，以抑制新能源的諧波含量；布置合理的充裕性容量、多元的靈活性資源、智慧的互動(dòng)性調(diào)控，保障分布式電網(wǎng)具有可靠供電能力。
微電網(wǎng)也屬于分布式供電方式之一，由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能源轉(zhuǎn)換裝置及負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的微電網(wǎng)，可以作為一個(gè)單元進(jìn)行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、自我保護(hù)和管理智能化。大電網(wǎng)只需調(diào)度整個(gè)微電網(wǎng)單元，而單元內(nèi)部調(diào)度由微電網(wǎng)自行完成，從而實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)為微電網(wǎng)調(diào)節(jié)余缺、微電網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部自我調(diào)度。
所以說，一定要分區(qū)分級(jí)規(guī)劃建設(shè)電網(wǎng)，補(bǔ)強(qiáng)配（微）電網(wǎng)，促進(jìn)分布式新能源自消納、自平衡；配（微）電網(wǎng)出現(xiàn)臨時(shí)性供應(yīng)不足或過剩時(shí)，再通過與大電網(wǎng)建立弱連接，使之作為備用，以提升整個(gè)電網(wǎng)的整體安全性。
責(zé)任編輯：江蓬新
校對(duì)：許艷
