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新兴能源业态将通过配电网实现互联丨“聚焦新一代电力系统” |
为实现碳达峰、碳中和目标，高比例新能源将接入新一代电力系统，并送往千家万户，以提高绿电占终端能源消费的比重，同时，为实现人民对美好生活的向往，更多新型用能场景涌现，电动汽车等大量灵活负荷将接入用户侧，配电网将扮演重要角色，转型升级成为必然。而且，随着我国深入推进包括增量配电业务改革在内的新一轮电改，更多红利将惠及全社会。
近日，由国网天津市电力公司“改革先锋”张黎明主持研发的新一代人工智能配网带电作业机器人完成了带电接引线作业，这是配电网领域的又一项技术创新。据了解，在构建新一代电力系统的过程中，包括天津电力在内的各地电网公司持续探索配电网新技术，从单电源供电到多电源供电、“手拉手”供电，从自动化到实现智能巡检，从取消计划停电到配电网与5G、人工智能等技术深度融合，发展元素日趋多样。
对于未来配电网的发展趋势，受访业内人士普遍认为，随着电网转型升级，分布式电源、电动汽车、储能等灵活负荷在配电侧接入的容量越来越大，配电网将具有广阔的发展潜力，并成为新一代电力系统的核心。
新型负荷占比提高
我国电力系统建设曾“重发轻供不管用”，配电网建设长期处于滞后状态。随着近年来各地电网公司持续提高配电网自动化覆盖率和实用化水平，配电网正加速向主动型、综合能源互济型电网转型。“随着用户需求不断提高，以用户负荷的地理全覆盖供电为目标的传统配电网正逐步向以绿色、智能、可定制供电服务为目标的配电网转变。”一位不愿具名业内人士在点评配电网发展时这样表示。
在北京交通大学电气工程学院教授和敬涵看来，传统配电网大都采用单点对多点的辐射状单方向能源传递结构，以上级变电站为电源，“源-网-荷”各自角色和定位十分清晰。
未来配电网将大量接入分布式电源、灵活负荷以适应可定制化供电需求，“源-网-荷”角色定位和行为特征的界限区域模糊、层面更加丰富，同时，其外部与交通、通信等领域的壁垒将逐渐打破。
“未来配电网不仅将承担输电网降压供电需求，也将承担更多本地分布式电源电力传输和消纳职责。”华东电力设计院智慧能源室主任吴俊宏在接受记者采访时表示，从传统电力系统“发、输、变、配、用”功能定位可以看出，过去配电网承担了输电网降压送电到用户的职能，这与过去电力系统发展思路密不可分。然而，随着技术进步及能源革命要求，以分布式电源为代表的新兴能源业态将越来越多，并通过配电网这一载体实现互联互通。
和敬涵也认为，在新基建背景下，新型负荷越来越多元，如5G基站方面，预计到2025年，将有500-600万座5G基站，其功耗与宽带利用率成比例，呈现日高夜低和人流密高疏低的波动性；作为移动分布式储能装置的电动汽车，2019年我国充换电服务电量同比增长128%，预计2025年充换电服务电量将超过500亿千瓦时。可以预见的是，未来随着高随机性、高灵活性、高可靠性的新型负荷占比提高，配电网运行复杂程度将显著提升。
“以前配电网对输电网的依赖性很强，将来配电网与输电网之间可能是弱联系，甚至反过来支撑输电网。”吴俊宏表示，除电力流载体外，未来配电网也会充分发挥电力信息流载体的作用，服务智慧能源、用户互动及其他电力增值业务。
需引入社会资本做好技术创新
众所周知，配电网近年来逐渐成为电网投资“大头”，主动配电网、微电网、交直流混合配电网等均取得实质进展，但不容忽视的是，在构建新一代电力系统的过程中，配电网仍是整个系统的薄弱环节之一，尤其是配电网保护面临诸多挑战。
和敬涵表示，分布式电源、直流配电网、储能装置、电力电子装备快速增加，导致配电网系统结构、运行方式和故障特性更加复杂，传统故障分析方法和保护方案难以适应。如大量分布式发电设备接入，发电功率存在随机性和波动性，故障电流大小和方向多变；直流配电网等新型网络出现，网络结构和运行方式变化，故障特征不同，需要研究发展相应的保护方法。
吴俊宏从宏观层面分析认为，我国在改变传统配电网过程中将遇到多方面压力：配电网功能定位转变的理念压力；配电网改造及电力优化营商环境“三省”（省力、省时、省钱）“三零”（零上门、零审批、零投资）等服务目标下的资金压力；配电网开放程度的体制压力等，破解方法是进一步开放思想，创新融资模式，引入社会资本，务实做好技术创新工作。
奉行用户价值与产出效益原则
受访业内人士认为，配电网上连主网架，下连千家万户，是连接输电网、分布式电源及各类用户的重要环节，可谓“配网强则电力强”。如今，随着科技快速发展，配电系统呈现多样化发展态势，相比输电网而言，配电网发展更具潜力。
吴俊宏分析，从电网投资结构来看，随着输电网建设日益饱和，其建设空间越来越有限，特别是长三角等经济发达区域更是如此，相比之下，不管是一次配电网建设还是二次配电网智能化建设，均有很大空间；从能源业态发展来看，在碳达峰、碳中和国家战略性减碳目标为牵引的能源革命大背景下，有可观规模的分布式可再生能源、电动汽车、用户侧储能等设施需要接入配电网，对配电网承载能力和智能化程度提出了更高要求，同时，配电网也将由传统的单向潮流运行模式改变为双向潮流运行模式，为提升电网安全可靠性，也必须大力发展配电网；从市场开放性来看，在电力体制改革总目标下，达到增量配电业务条件的配电网已放开给社会资本投资，配电网的投资活力及创新力都是前所未有的。
此外，在电网转型升级背景下，配电网也将向智慧能源系统转型，各地配电网改造升级需结合当地发展特点进行设计，做到远近结合、统筹兼顾，从本质上提升建设、运维、管理水平。“电网企业要围绕发展目标和业务逻辑，不能一味追求高可靠性或创新性。智能配电网或配电物联网归根结底分为两类业务，一类是管制性配电业务并通过输配电价回收相关投资成本，考虑到输配电价管制的严格性及用户电价的承受力，这类业务发展需要在资金投入与可靠性提升效果之间把握平衡；另一类是市场性服务业务，这一类投资则要把握好买方需求，要以创造用户价值及产出效益为原则进行建设。”吴俊宏建议。
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