南網數研院數字經濟研究中心總經理 曾夢妤
“發(fā)展分布式智能電網，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、水利等網絡型基礎設施建設，把聯(lián)網、補網、強鏈作為建設的重點，著力提升網絡效益。
“分布式智能電網”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)展演進方向和電網企業(yè)定位都將產生深遠影響。
一、對“分布式智能電網”的理解
“分布式智能電網”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進行傳輸、分配，但是新能源的波動性和間歇性會增加電網的運行控制風險，新能源消納也受到輸配電網絡的安全穩(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“源網荷儲”靈活互動的一體化系統(tǒng)。市場機制是實現(xiàn)“源網荷儲”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”有兩大特點：一是“分布式智能電網”將對配電網發(fā)展提出更高的要求。推動電網規(guī)劃投資、技術支撐能力從主網向配網延伸，需要構建適應配電網復雜網絡條件和外部環(huán)境因素的技術支撐體系;二是“分布式智能電網”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，將重塑配電網的管理和運行模式，重構電網企業(yè)價值創(chuàng)造方式。
二、“分布式智能電網”與“微網”“增量配網”的關系
“分布式智能電網”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”與“微網”和“增量配電網”“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”“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”的能源平衡范圍是彈性的、可伸縮的，沒有“微電網”的物理邊界特征和“增量配網”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”試點還是各類“微網”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)對象數量有限。“分布式智能電網”不僅僅強調大用戶的調節(jié)能力，還要更加著力提高配網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。這是數字經濟時代特有的平臺效應和網絡效應優(yōu)勢，最大限度釋放了配網側可參與系統(tǒng)調節(jié)的負荷資源潛力。
三、“分布式智能電網”對電網的影響
“分布式智能電網”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輸送到終端用戶電量的增長速度，但其對于大電網的依賴特性又要求電網仍然保留較高的設備裕度甚至更高的調節(jié)能力，對電網企業(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”，需要在電力市場機制設計的“軟件”、配網支撐技術的“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”對配電網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)。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、數據無法融合共享、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，配網側面臨環(huán)境復雜、土地資源緊缺等問題，主網成熟的技術裝備體系不一定適應低壓配電網發(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”既對電網企業(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”或“增量配電網”，對需求側資源的“邏輯”聚集更有利于保持電網的統(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，依托數字電網平臺，可以將數據采集、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：南網數研院數字經濟研究中心總經理)
作者：曾夢妤
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