南網(wǎng)數(shù)研院數(shù)字經濟研究中心總經理 曾夢妤
“發(fā)展分布式智能電網(wǎng)，建設一批新型綠色低碳能源基地”是4月26日中央財經委員會第十一次會議針對加強交通、能源、水利等網(wǎng)絡型基
礎設施提出的決策部署。會議指出，要加強交通、能源、水利等網(wǎng)絡型基礎設施建設，把聯(lián)網(wǎng)、補網(wǎng)、強鏈作為建設的重點，著力提升網(wǎng)絡效益。
“分布式智能電網(wǎng)”是在國家構建現(xiàn)代化基礎設施體系以及推動新型電力系統(tǒng)建設的大背景下提出的，對未來電力系統(tǒng)發(fā)展演進方向和電網(wǎng)企業(yè)定位都將產生深遠影響。
一、對“分布式智能電網(wǎng)”的理解
“分布式智能電網(wǎng)”有兩個關鍵詞，分別是“分布式”和“智能”。
“分布式”——在“雙碳”戰(zhàn)略下，風電、光伏等新能源發(fā)電將成為我國電源增量的主體。近年來，風、光等可再生能源快速增長，新能源發(fā)電能力將遍布于整個電力系統(tǒng)而不是局限于大型能源基地。目前，我國新能源發(fā)展呈現(xiàn)出集中式與分布式并舉的態(tài)勢，其中“分布式”代表了未來我國新能源發(fā)展的主要模式之一，不僅僅是作為“集中式”電源基地的補充。
集中式清潔能源需要并入大電網(wǎng)進行傳輸、分配，但是新能源的波動性和間歇性會增加電網(wǎng)的運行控制風險，新能源消納也受到輸配電網(wǎng)絡的安全穩(wěn)定邊界制約，新能源發(fā)電容量越大、越集中，這種制約就越強烈。另外，我國大型清潔能源基地通常距離負荷中心較遠，需要建設遠距離輸電線路，抬高了新能源的全系統(tǒng)獲得成本，同時，長距離輸電通道和網(wǎng)架的規(guī)劃建設也面臨線路走廊、變電站土地資源緊張等外部條件的限制，反過來又制約了集中式清潔能源的發(fā)展。因此，基于對風光等“集中式”能源基地的外部制約因素判斷，中央完善激勵機制和政策，鼓勵分布式新能源發(fā)展。
“智能”——分布式能源更靠近負荷，有利于實現(xiàn)負荷的就地平衡和就近消納。隨著分布式新能源的大量接入，電力用戶將從單一的、剛性的電力消費者變?yōu)榫哂胸摵烧{節(jié)能力和需求彈性的“產銷者”，這將極大改變能源消費和服務的模式。“智能”就是要挖掘用戶側的調節(jié)能力，形成“源網(wǎng)荷儲”靈活互動的一體化系統(tǒng)。市場機制是實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”的重要手段，可以合理體現(xiàn)和分攤新能源接入帶來的備用、調峰等輔助服務成本，引導用戶提高能源利用效率，降低系統(tǒng)綜合成本。
綜合上述兩個特點，“分布式智能電網(wǎng)”有兩大特點：一是“分布式智能電網(wǎng)”將對配電網(wǎng)發(fā)展提出更高的要求。推動電網(wǎng)規(guī)劃投資、技術支撐能力從主網(wǎng)向配網(wǎng)延伸，需要構建適應配電網(wǎng)復雜網(wǎng)絡條件和外部環(huán)境因素的技術支撐體系;二是“分布式智能電網(wǎng)”促使“配電”和“用電”的聯(lián)系更加緊密。當用戶大量參與系統(tǒng)調節(jié)，需求側資源將成為與發(fā)電資源同等重要的系統(tǒng)調節(jié)手段，配—用電環(huán)節(jié)在規(guī)劃、建設、運營等方面呈現(xiàn)一體化協(xié)同趨勢，將重塑配電網(wǎng)的管理和運行模式，重構電網(wǎng)企業(yè)價值創(chuàng)造方式。
二、“分布式智能電網(wǎng)”與“微網(wǎng)”“增量配網(wǎng)”的關系
“分布式智能電網(wǎng)”主要目的是為了促進新能源的就地消納和就近平衡，小型、分散、自平衡是其主要特征。
雖然同樣是以新能源就地平衡消納為主要目標，“分布式智能電網(wǎng)”與“微網(wǎng)”和“增量配電網(wǎng)”“大用戶直供電”等平衡模式仍然有顯著區(qū)別。
一是從覆蓋的范圍看。前幾年實施的“微網(wǎng)”“智慧能源”項目大部分是以工業(yè)園區(qū)為主體，是在特定地理范圍和物理邊界內部實現(xiàn)能源綜合利用和動態(tài)平衡。隨著分布式新能源的廣泛接入和數(shù)字化技術的發(fā)展，需求側的柔性調節(jié)能力增加，可以突破物理范圍的限制，在邏輯上對更大范圍的負荷側資源進行聚集，達到靈活互動、就地消納的目標。因此，“分布式智能電網(wǎng)”的能源平衡范圍是彈性的、可伸縮的，沒有“微電網(wǎng)”的物理邊界特征和“增量配網(wǎng)”的產權特征，資源調節(jié)的范圍更廣、程度更深、靈活性更強。
二是從覆蓋的對象看。無論是“增量配電網(wǎng)”試點還是各類“微網(wǎng)”或綜合能源示范項目、需求側響應試點項目，都是以大工業(yè)用戶作為參與主體，調節(jié)對象數(shù)量有限。“分布式智能電網(wǎng)”不僅僅強調大用戶的調節(jié)能力，還要更加著力提高配網(wǎng)中的中小型用戶負荷調節(jié)能力。大到一個樓宇、小到一戶家庭，在市場機制的引導和數(shù)字化技術的支撐下，都可以參與市場調節(jié)，起到“聚沙成塔”的規(guī)模效應。這是數(shù)字經濟時代特有的平臺效應和網(wǎng)絡效應優(yōu)勢，最大限度釋放了配網(wǎng)側可參與系統(tǒng)調節(jié)的負荷資源潛力。
三、“分布式智能電網(wǎng)”對電網(wǎng)的影響
“分布式智能電網(wǎng)”在本質上，仍然是以電能就地平衡為主要目標。其自平衡特性，一方面將減緩大電網(wǎng)輸送到終端用戶電量的增長速度，但其對于大電網(wǎng)的依賴特性又要求電網(wǎng)仍然保留較高的設備裕度甚至更高的調節(jié)能力，對電網(wǎng)企業(yè)運行模式和經營服務模式帶來沖擊和影響。
例如，隨著居民充電樁的快速增加，居民充電負荷的可引導性會使得其動態(tài)特性顯著受到電價政策影響，從初步調研來看，峰谷電價會在夜間低谷起始時段形成一個顯著的“短時同時響應高峰沖擊”，在局部地區(qū)可能會率先造成配電臺區(qū)容量越限。這種負荷特性的改變，將帶來城市電網(wǎng)電力短時爬坡能力的沖擊，也將影響對臺區(qū)變電容量的規(guī)劃建設策略。
發(fā)展和推動“分布式智能電網(wǎng)”，需要在電力市場機制設計的“軟件”、配網(wǎng)支撐技術的“硬件”、創(chuàng)新能源服務的“平臺”模式上共同發(fā)力。
電力市場機制設計上，需要進一步還原電力商品的時間價值屬性。目前國內電力市場以中長期交易為主，主要滿足電量平衡需求，時間尺度相對較大、交易機制相對靜態(tài)，難以匹配新能源高波動性、間歇性的特征。需要進一步推進短時間尺度的交易品種，增加對用戶側資源的動態(tài)調動能力，達到小時級、分鐘級甚至準實時級，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲高效協(xié)同，從而有效促進電力供需平衡。
技術支撐能力上，“分布式智能電網(wǎng)”對配電網(wǎng)主動感知能力和調節(jié)能力提出了更高的要求，尤其是連接用戶的“最后一公里”(0.4千伏以下低壓配電網(wǎng))。低壓配電設備點多面廣、種類繁多，既有智能電表、RTU、DTU等傳統(tǒng)自動化裝置，又有智能配電房等動環(huán)視頻監(jiān)測新裝置，各類設備裝置缺少統(tǒng)一協(xié)議標準、數(shù)據(jù)無法融合共享、每個設備都要獨立占用通信通道資源、獨立運維團隊，存在大量資源重復投入。同時，配網(wǎng)側面臨環(huán)境復雜、土地資源緊缺等問題，主網(wǎng)成熟的技術裝備體系不一定適應低壓配電網(wǎng)發(fā)展建設需求，技術路線選擇需要兼顧經濟性、靈活性、開放性等因素。未來，配電網(wǎng)側設備將呈現(xiàn)輕量化、集成化趨勢，同時也將推動低壓“配—用”管理標準和流程的進一步融合，提高配電網(wǎng)對分布式新能源的主動響應和服務能力。
創(chuàng)新能源服務模式上，電網(wǎng)企業(yè)需加快從傳統(tǒng)單一電力銷售模式向平臺服務商的轉型步伐。“分布式智能電網(wǎng)”既對電網(wǎng)企業(yè)帶來挑戰(zhàn)，同時也提供了轉型的機遇。相較于“物理”聚集模式的“微網(wǎng)”或“增量配電網(wǎng)”，對需求側資源的“邏輯”聚集更有利于保持電網(wǎng)的統(tǒng)一性和完整性。然而，要實現(xiàn)對用戶側資源的動態(tài)調節(jié)具有較高的技術門檻，在傳統(tǒng)建設模式下，中小用戶無力負擔諸如“綜合能源服務平臺”此類大型系統(tǒng)的開發(fā)成本，因此大部分試點都只能依托工業(yè)園區(qū)或大企業(yè)開展。未來，依托數(shù)字電網(wǎng)平臺，可以將數(shù)據(jù)采集、能耗監(jiān)測、電費結算等標準化功能封裝成PaSS層服務能力，面向第三方能源服務商或中小用戶提供基于“能源云”的綜合能源管理業(yè)務，為更多用戶提供更加靈活、高效的用能服務，促進能源服務生態(tài)的繁榮發(fā)展，實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)向能源生態(tài)系統(tǒng)服務商轉型。
(作者：曾夢妤 單位：南網(wǎng)數(shù)研院數(shù)字經濟研究中心總經理)
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