主動配電網(wǎng):分割式能源供需管理體系“破壁”
——專訪中國電科院用能所副總工程師田世明

本刊記者 周倜然

《中國電業(yè)》:近年來，微網(wǎng)、增量配網(wǎng)、多能互補(bǔ)、能源互聯(lián)網(wǎng)等很多新概念和技術(shù)出現(xiàn)，很多智能電網(wǎng)發(fā)展的核心動力和源頭都來自于配電網(wǎng)。配電網(wǎng)之所以在電力系統(tǒng)更加受到關(guān)注，有什么主要驅(qū)動力？

田世明:世界各國為應(yīng)對氣候變化、保障能源安全，日益重視發(fā)展清潔能源和提高能源利用效率，智能電網(wǎng)是在此需求驅(qū)動和新能源、新材料、新技術(shù)的驅(qū)動下而產(chǎn)生的。配電網(wǎng)承接電網(wǎng)和用戶，配電網(wǎng)智能化是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，備受關(guān)注。

其一是提高配電網(wǎng)服務(wù)能力的需要。配電網(wǎng)作為電力網(wǎng)中電能分配的環(huán)節(jié)，通常從變電站接收電能，并將其供給各類電力用戶，是輸電網(wǎng)與用戶之間電力流動的關(guān)鍵紐帶。為全面提高用戶供電可靠性、不斷提高供電服務(wù)質(zhì)量，必須發(fā)展配電網(wǎng)技術(shù)，提高配電網(wǎng)智能化水平。

其二是適應(yīng)分布式發(fā)電消納的要求。分布式電源的接入使傳統(tǒng)配電網(wǎng)從輻射形網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楸椴贾行‰娫春陀脩舻幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)，對傳統(tǒng)配電網(wǎng)產(chǎn)生了重大的影響。為消納更多的分布式新能源，避免新能源間歇性等因素對配電網(wǎng)供電可靠性的不利影響，充分發(fā)揮配電網(wǎng)供需多元化可控資源的作用，主動配電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)等概念和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

其三是電動汽車新型用電方式的要求。隨著電動汽車技術(shù)逐漸走向成熟，電動汽車是實(shí)施國家清潔替代和電能替代戰(zhàn)略的重要舉措。電動汽車是一種新型的用電裝置，大規(guī)模集中使用對配電網(wǎng)安全運(yùn)行和運(yùn)行效率帶來影響；同時這也是一種特殊的電源，可利用峰谷電價(jià)優(yōu)惠政策，電網(wǎng)低谷時充電、高峰時放電，參與電網(wǎng)供需平衡。

其四是能源服務(wù)轉(zhuǎn)型的需求。綜合能源服務(wù)是一種新型的、為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費(fèi)的能源服務(wù)方式，是靠近用戶側(cè)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)最接近用戶的環(huán)節(jié)，應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，適應(yīng)售電側(cè)市場化趨勢，對推進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型、提高電網(wǎng)企業(yè)在綜合能源服務(wù)市場的競爭力有重要意義。

《中國電業(yè)》:隨著分布式電源滲透率越來越高，甚至出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，配網(wǎng)面臨什么樣的挑戰(zhàn)？對電網(wǎng)安全有多大隱患？

田世明:分布式電源接入后，配電網(wǎng)由輻射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槎嚯娫春投嘤脩舻幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)，雙向潮流為配電網(wǎng)帶來了新的挑戰(zhàn)。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)電能分配環(huán)節(jié)，隨著分布式能源滲透率的不斷提高，配電網(wǎng)電能質(zhì)量、倒送功率、運(yùn)行效率等問題會愈發(fā)突出。

首先，潮流雙向流動增加了供需兩側(cè)的不確定性，為供電可靠性帶來挑戰(zhàn)。分布式電源包括分布式光伏、分布式風(fēng)電等電源類型，分布式電源的引入使用戶從單向的電力消費(fèi)者向電力產(chǎn)銷者轉(zhuǎn)型，在分布式電源出力高于用戶自身負(fù)荷需求時，用戶會向配電網(wǎng)反向供電，帶來功率的反向流動。功率倒送現(xiàn)象將導(dǎo)致配電網(wǎng)功率波動加劇，供需兩側(cè)不確定性也可能引起電網(wǎng)電壓越限、用電安全隱患。

其次，分布式能源的大量投入引起配電網(wǎng)備用能力配置問題。分布式能源發(fā)電的不確定性和用戶產(chǎn)銷者身份引發(fā)的負(fù)荷不確定性為配電網(wǎng)規(guī)劃帶來挑戰(zhàn)，為保證配電網(wǎng)可靠運(yùn)行，必須提高配電網(wǎng)備用容量，如何協(xié)調(diào)備用容量配置與電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的矛盾關(guān)系，是配電網(wǎng)規(guī)劃面臨的難題之一。

《中國電業(yè)》:請您簡要介紹下主動配電網(wǎng)的形態(tài)。

田世明:主動配電網(wǎng)是可以綜合控制分布式能源（分布式發(fā)電、柔性負(fù)荷和儲能等）的配電網(wǎng)，可以使用靈活網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)潮流的有效管理，分布式能源在其監(jiān)管和接入準(zhǔn)則基礎(chǔ)上承擔(dān)對系統(tǒng)一定的支撐作用。

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)不同，主動配電網(wǎng)具備一定比例的分布式可控資源、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潇`活可調(diào)，可觀可控水平完善，可實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲多環(huán)節(jié)、多主體的協(xié)調(diào)優(yōu)化管理。

《中國電業(yè)》：主動配電網(wǎng)解決了哪些傳統(tǒng)配電網(wǎng)無法解決的難點(diǎn)？

田世明:基于主動配電網(wǎng)的形態(tài)和特征，可解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)資源配置、資源協(xié)調(diào)、資源管理和服務(wù)能力不足等問題，提高供電可靠性、分布式能源利用效率和配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。

優(yōu)化配電網(wǎng)資源配置。傳統(tǒng)配電網(wǎng)因?yàn)楣┬鑳蓚?cè)不確定性導(dǎo)致備用容量和設(shè)備配置冗余，降低了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。未來配電網(wǎng)的可控可管水平提高，通過源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)、多樣化的源荷控制技術(shù)，可靈活調(diào)節(jié)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和潮流流動，減少配電網(wǎng)備用容量，提高設(shè)備利用率。

提高配電網(wǎng)調(diào)控能力。傳統(tǒng)配電網(wǎng)對源荷的調(diào)控能力不足，在未來配電網(wǎng)背景下，配電網(wǎng)與用戶的交互能力提高，可采用多樣化的需求管理和需求響應(yīng)技術(shù)提高對用戶的調(diào)控能力，采用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對分布式新能源并網(wǎng)功率的控制，與負(fù)荷及儲能調(diào)控技術(shù)配合，緩解分布式電源不確定性對配電網(wǎng)潮流波動、峰谷差和電能質(zhì)量的影響。

改善配電網(wǎng)運(yùn)維能力。配電網(wǎng)自身將產(chǎn)生大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分布式電源接入后，又增加了交通網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)不具備大量數(shù)據(jù)資源的匯集、協(xié)調(diào)和管理能力。人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，提高了主動配電網(wǎng)對不同來源的大量數(shù)據(jù)的處理能力，可匯集配電網(wǎng)、交通網(wǎng)等多種能源網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提升配電網(wǎng)的運(yùn)維管控能力。

填補(bǔ)綜合能源服務(wù)短板。傳統(tǒng)配電網(wǎng)無法支撐配電網(wǎng)側(cè)多樣化的售電業(yè)務(wù)和增值服務(wù)需求，主動配電網(wǎng)則可支持構(gòu)建綜合能源服務(wù)平臺，支持配電網(wǎng)各主體間的信息交互和能源交易。

市域公共碼頭（城東作業(yè)區(qū)）岸電。

《中國電業(yè)》:主動配電網(wǎng)是嘉興城市能源互聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目的主體，共涵蓋交直流互換站、源網(wǎng)荷儲系統(tǒng)平臺和并網(wǎng)設(shè)備改造三個項(xiàng)目。這其中有怎樣的技術(shù)亮點(diǎn)和創(chuàng)新？

田世明:采用基于高密度分布式電源的柔性互聯(lián)技術(shù)，不同區(qū)域通過柔性直流互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)潮流靈活控制和功率互濟(jì)。此外，柔性換流站兼具STATCOM（靜止同步補(bǔ)償器）和有源濾波功能，為系統(tǒng)提供動態(tài)無功支撐、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)、諧波治理等功能。

以多端口電力能量路由器為核心的交直流混合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中多類型電源和負(fù)荷的互聯(lián)互通，可提高系統(tǒng)供電可靠性并為可再生能源提供更多的消納通道。

集中式、分布式電能生產(chǎn)與存儲一體化等多種類型的儲能技術(shù)協(xié)同，可有效促進(jìn)可再生能源消納、平移可再生能源波動、提高系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量。

構(gòu)建能源大數(shù)據(jù)共享平臺，由基于云計(jì)算的分布式發(fā)電資源平臺、建筑能效管理平臺、低碳交通管理平臺、智慧家居用能管理平臺、供需互動協(xié)同管理平臺等五個服務(wù)平臺構(gòu)成。

打破現(xiàn)有條塊分割式能源供需管理體系，嘉興城市能源互聯(lián)網(wǎng)形成了提供清潔能源消納、企業(yè)能效診斷、智慧用能和綠色交通服務(wù)等能力的綜合能源管理體系。

《中國電業(yè)》:基于主動配電網(wǎng)為依托建成的城市綜合能源服務(wù)體系有什么樣的特點(diǎn)？

田世明:城市綜合能源服務(wù)體系通過多能源聯(lián)合調(diào)控的主動配電網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源的配給和綜合利用。城市綜合能源服務(wù)體系在能源生產(chǎn)與消費(fèi)、能源傳輸、綜合能源管理和服務(wù)模式等方面具有鮮明的特色。

在能源生產(chǎn)與消費(fèi)方面，產(chǎn)銷一體化的用戶更具柔性和調(diào)節(jié)能力，隨著新能源滲透率不斷提高，城市能源互聯(lián)網(wǎng)具有局部自平衡能力。

在能源傳輸方面，采用主動配電網(wǎng)作為能源傳輸配送的主要載體，具備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、潮流可控、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

在能源綜合管理方面，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的匯集和共享，支持能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等全過程的數(shù)據(jù)存儲、分析、挖掘和管理。

在服務(wù)模式方面，城市綜合能源服務(wù)體系為能源全壽命周期提供優(yōu)化控制決策服務(wù)，探索能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商業(yè)模式，為城市能源互聯(lián)網(wǎng)的參與主體提供互動服務(wù)和多樣化增值服務(wù)、為社會提供公共服務(wù)。

《中國電業(yè)》:城市綜合能源服務(wù)體系有哪些可推廣的商業(yè)模式？

田世明:城市綜合能源服務(wù)體系將消費(fèi)者作為核心，商業(yè)模式可以分為能源產(chǎn)品交易、能源資產(chǎn)服務(wù)、能源增值服務(wù)三大類。

能源產(chǎn)品交易的商業(yè)模式：構(gòu)建多能源產(chǎn)品交易平臺，支持電能零售、售氣、供熱、電動汽車投資與運(yùn)營等能源交易，滿足多樣化的電力供需。未來，能源產(chǎn)品交易平臺還可以開展延伸的金融交易和服務(wù)。

能源資產(chǎn)服務(wù)的商業(yè)模式：構(gòu)建能源資產(chǎn)服務(wù)平臺，提供能源資產(chǎn)的代理運(yùn)營服務(wù)，能源資產(chǎn)的開發(fā)和交易、能源資產(chǎn)證券化的互聯(lián)網(wǎng)金融、能源資產(chǎn)的電子商務(wù)、能源運(yùn)維服務(wù)等商業(yè)服務(wù)。例如多能源一體化供應(yīng)和綜合能效一體化的綜合能源托管服務(wù)、與大型企業(yè)用戶形成利益共同體的項(xiàng)目化企業(yè)商業(yè)模式、融合電網(wǎng)公司、供應(yīng)商和政府支持的多贏合作的平臺化商業(yè)模式。

能源增值服務(wù)的商業(yè)模式：包括基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的用能咨詢、能效產(chǎn)品銷售、新能源汽車市場、節(jié)能解決方案和O2O（線上到線下）商業(yè)消費(fèi)等增值服務(wù)。例如，提供能效管理、用能診斷、需求響應(yīng)、設(shè)備維護(hù)等多元化服務(wù)，提供從電能到綜合能源生產(chǎn)、供應(yīng)、服務(wù)等一系列綜合解決方案等。