樊慶慎 鄭潔

（國網(wǎng)杭州供電公司 浙江杭州 310009）

1 背景

2020年9月，在第75 屆聯(lián)合國大會(huì)上，習(xí)近平主席向全世界承諾，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年3月15日，在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上，習(xí)近平總書記進(jìn)一步提出要深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，開啟了能源發(fā)展的新篇章。

杭州電力系統(tǒng)規(guī)模位居國網(wǎng)系統(tǒng)省會(huì)城市第一，是浙江北部負(fù)荷中心，電力供應(yīng)屬于典型的受端城市。外部由超高壓及特高壓主供電源供入，內(nèi)部水資源已基本開發(fā)完畢，光伏資源稟賦不足但仍有提升空間，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力相對(duì)不足，可控靈活資源僅靠需求響應(yīng)支撐。

2 配電網(wǎng)存在的主要問題

配電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的主戰(zhàn)場，是實(shí)現(xiàn)清潔能源就近消納、多元負(fù)荷聚合互動(dòng)、信息物理全面融合、綜合能源互聯(lián)互通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在能源低碳轉(zhuǎn)型的背景下，配電網(wǎng)發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。

2.1 大規(guī)模本地零碳電源分散接入，配電網(wǎng)適應(yīng)能力不強(qiáng)

隨著國家能源局關(guān)于整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)工作的深入推進(jìn)和我省“十四五”實(shí)施“風(fēng)光倍增計(jì)劃”，預(yù)計(jì)全市“十四五”期間新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量1 200 000～2 000 000kW［1］。但是，現(xiàn)狀配電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模分布式光伏接入的適應(yīng)力不足。一是杭州西部鄉(xiāng)村配電網(wǎng)對(duì)新能源消納能力不足。新能源資源與負(fù)荷需求往往在空間上逆向分布，臨安、建德、淳安等縣域鄉(xiāng)村地區(qū)，農(nóng)光、漁光、林光、屋頂光伏等資源稟賦優(yōu)越，但是局部配電網(wǎng)消納能力不足，在新能源及小水電大發(fā)時(shí)會(huì)引起倒送電甚至線路過載。二是隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)“雙高”問題更加顯著。新能源除了出力的隨機(jī)性、波動(dòng)性、反調(diào)峰特性及“大容量、小電量”等問題，還會(huì)引起配電網(wǎng)電壓異常、頻率波動(dòng)、諧波畸變等問題，亟須加快多元融合高彈性配電網(wǎng)建設(shè)，強(qiáng)化配電網(wǎng)跨時(shí)空電力電量平衡能力和系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，提升配電網(wǎng)對(duì)新能源主體的適應(yīng)力。

2.2 電力產(chǎn)銷一體化及數(shù)字化趨勢(shì)下，配電網(wǎng)互動(dòng)能力不足

在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，既是電力消費(fèi)者、又是電力生產(chǎn)者的全新模式改變著能源電力的系統(tǒng)運(yùn)行和服務(wù)形態(tài)，分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車V2G、虛擬電廠、需求側(cè)響應(yīng)等多元新型負(fù)荷作為“電力產(chǎn)銷者”［2］，將大規(guī)模參與電力生產(chǎn)及調(diào)峰、調(diào)頻等系統(tǒng)輔助服務(wù)。數(shù)據(jù)作為核心生產(chǎn)要素的基礎(chǔ)作用將充分彰顯，發(fā)輸配用全鏈條實(shí)現(xiàn)全息感知和協(xié)同控制。但是，當(dāng)前源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)能力不足。一是目前公司內(nèi)部對(duì)于源網(wǎng)荷儲(chǔ)各側(cè)資源的管理相對(duì)獨(dú)立，互動(dòng)不足，協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行控制機(jī)制尚未建立。二是需求側(cè)響應(yīng)能力、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)能力尚未充分發(fā)揮。雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，僅靠常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力難以滿足新型電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)要求，挖掘用戶中蘊(yùn)藏的巨大的可調(diào)節(jié)負(fù)荷容量，最大限度地發(fā)揮儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)作用，助力電力平衡由源隨荷動(dòng)的實(shí)時(shí)平衡向靈活資源參與的時(shí)空互補(bǔ)互濟(jì)轉(zhuǎn)變，支撐電網(wǎng)調(diào)度由自上而下調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化協(xié)同調(diào)度、大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度轉(zhuǎn)變。

2.3 “雙碳”目標(biāo)下能耗約束趨嚴(yán)，配電網(wǎng)運(yùn)行效能不高

“十四五”是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的關(guān)鍵時(shí)期，我市能源總量的增幅將被嚴(yán)格約束，根據(jù)杭州市能源發(fā)展規(guī)劃，至2025年，全市能源消費(fèi)總量控制在5000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，年均增速控制在2.85%以內(nèi)［3］，與“亞運(yùn)會(huì)、大都市、現(xiàn)代化”重要窗口期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的矛盾將進(jìn)一步顯現(xiàn)，由此對(duì)能效水平提出了更高要求。同時(shí)，我市在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能效提升上起步較早，隨著各項(xiàng)舉措邊際效應(yīng)遞減［4］，能效提升的難度更大。一是在能源電力領(lǐng)域，杭州電網(wǎng)峰荷短時(shí)重載、均荷長期輕載的矛盾一直存在，輕、重載設(shè)備并存，配電網(wǎng)運(yùn)行效率有待提升。二是工業(yè)、建筑、交通、農(nóng)業(yè)、居民等其他領(lǐng)域需要電網(wǎng)企業(yè)體現(xiàn)責(zé)任擔(dān)當(dāng)，協(xié)助政府開拓新思路、新方案，進(jìn)一步推動(dòng)傳統(tǒng)高耗能行業(yè)的電能替代，結(jié)合工業(yè)“綠色園區(qū)”“零碳工廠”“零碳鄉(xiāng)村”等，推進(jìn)直流配電、氫電耦合、微電網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)電源多能互補(bǔ)、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提升配電網(wǎng)綜合能效水平［5］。

3 受端城市新型配電網(wǎng)構(gòu)建思路

受端城市新型配電網(wǎng)構(gòu)建應(yīng)推進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行柔性化轉(zhuǎn)變，將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向混合系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，將電力平衡向大規(guī)模儲(chǔ)能和靈活互動(dòng)資源參與的時(shí)空互補(bǔ)互濟(jì)轉(zhuǎn)變，將控制模式向大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高品質(zhì)運(yùn)行。

3.1 推進(jìn)大規(guī)模零碳資源開發(fā)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)適應(yīng)能力升級(jí)

加快標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)架構(gòu)建，以高彈性配電網(wǎng)規(guī)劃為引領(lǐng)，構(gòu)建“雙源雙環(huán)、多向互聯(lián)”［6］的10（20）kV高可靠性網(wǎng)架和配變低壓聯(lián)絡(luò)自動(dòng)化，提高配電網(wǎng)承載力和自愈力。配電網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示。向高彈性配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，將配電網(wǎng)布局從空間的“單軸”向時(shí)空的“雙軸”演進(jìn)，推進(jìn)電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)，以電網(wǎng)彈性提升帶動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各側(cè)發(fā)力，促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化及多能互補(bǔ)；向全感知、全自愈配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變［7］，強(qiáng)化全時(shí)全線全電壓感知能力，推廣臺(tái)區(qū)智能融合終端、配變低壓聯(lián)絡(luò)自動(dòng)化、故障自動(dòng)研判和饋線分級(jí)保護(hù)技術(shù)，打造全感知全自愈配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)中低壓故障“秒級(jí)自愈”；向有源配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，適應(yīng)以新能源為主體的未來配電網(wǎng)形態(tài)，滿足大規(guī)模分布式新能源并網(wǎng)需求，應(yīng)用光伏插座、多元微網(wǎng)等技術(shù)，城網(wǎng)逐步滿足上級(jí)變電站“全停全轉(zhuǎn)”、農(nóng)網(wǎng)全面實(shí)現(xiàn)“互通互濟(jì)”。

圖1 配電網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

3.2 推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)全要素?cái)?shù)字化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷互動(dòng)能力升級(jí)

積極融入杭州數(shù)字化改革浪潮，全面推進(jìn)杭州能源大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，推動(dòng)能源數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造，服務(wù)政府治理精準(zhǔn)施策、能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煤炭、油氣、電力、熱力等各類能源數(shù)據(jù)在線采集和融通應(yīng)用。同時(shí)，圍繞構(gòu)建“大網(wǎng)—配網(wǎng)—微電網(wǎng)”分級(jí)分層調(diào)控運(yùn)行模式［8］及智能安全防護(hù)體系，一是開展大電網(wǎng)全要素功率彈性平衡、基于多能協(xié)同的分布式能源控制等新型調(diào)控技術(shù)研究，二是開展多層級(jí)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行協(xié)同體系、分布式新能源協(xié)同分級(jí)管理體系等新型調(diào)控體系構(gòu)建，三是開展基于新一代調(diào)度系統(tǒng)的智慧調(diào)控平臺(tái)、基于新一代調(diào)度系統(tǒng)的分布式新能源技術(shù)支撐系統(tǒng)等新型調(diào)控平臺(tái)建設(shè)。推動(dòng)傳統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行體系向新型調(diào)度運(yùn)行體系轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)新能源出力精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、新能源故障實(shí)時(shí)處置、新能源消納可靠保障，構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同調(diào)控運(yùn)行新模式，如圖2所示。

圖2 源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行模式圖

3.3 推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)下低碳轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)社會(huì)能效水平升級(jí)

加快推廣多能協(xié)同新模式，大幅提升清潔能源在終端能源消費(fèi)領(lǐng)域占比，支持多能互補(bǔ)項(xiàng)目建設(shè)，探索微電網(wǎng)、“新能源+儲(chǔ)能”“汽電聯(lián)動(dòng)”“光氫汽聯(lián)動(dòng)”，以及多能耦合等能源供應(yīng)和交互模式在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)樓宇、未來社區(qū)等場景的創(chuàng)新應(yīng)用，發(fā)揮電力紐帶作用，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，提升綜合能效。提升終端電氣化水平，密切跟蹤“兩高”企業(yè)調(diào)整和轉(zhuǎn)移情況，嚴(yán)格用戶并網(wǎng)準(zhǔn)入，嚴(yán)格執(zhí)行差別性電價(jià)政策，同時(shí)，完善綜合能源服務(wù)，以能效提升、分布式新能源開發(fā)利用為重點(diǎn)，開展樓宇建筑能源托管、供冷供暖、智能運(yùn)維等服務(wù)。推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，助力綠色出行，科學(xué)規(guī)劃、適度超前開展充電設(shè)施布局，構(gòu)建綠色出行體系，助力專用網(wǎng)、公用網(wǎng)、基礎(chǔ)網(wǎng)“三網(wǎng)協(xié)同”的城市充電生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，開展有序充電、智能引導(dǎo)等新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用，推廣具有智能有序充電技術(shù)的充電機(jī)，運(yùn)用實(shí)際有效的經(jīng)濟(jì)或技術(shù)措施，引導(dǎo)、控制電動(dòng)汽車進(jìn)行錯(cuò)峰充電，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)城市“分鐘級(jí)”充電圈。圖3 為電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性圖。

圖3 電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性圖

4 結(jié)語

新型配電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)融合先進(jìn)信息通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、綜合能源技術(shù)和用戶互動(dòng)技術(shù)，深度挖掘“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”資源潛力，逐步形成柔性、剛性與韌性并濟(jì)、互聯(lián)電網(wǎng)與微電網(wǎng)并存、交流與直流混聯(lián)、集中調(diào)度與自治決策協(xié)調(diào)的彈性配電網(wǎng)“生命體”。同時(shí)，從“供應(yīng)清潔化、電網(wǎng)新型化、用能高效化”三大路徑著手，推動(dòng)受端城市逐步實(shí)現(xiàn)電力碳達(dá)峰。