“雙碳”目標下甘肅配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級功能管理實踐應用

紀青春 錢進寶 陳青云 韓吉利 鄭 洋 陳 強

（國網(wǎng)蘭州供電公司，甘肅蘭州 730000）

1 研究背景

2020 年底，“碳達峰與碳中和”發(fā)展目標提出。2021年3 月，我國明確了要用可再生資源代替不可再生資源的決定，做好電力改革的工作，大力發(fā)展以新能源為主體的電力供給系統(tǒng)，實現(xiàn)“雙碳”目標。大力發(fā)展可再生能源、新型電力系統(tǒng)，運用多元化的方式，如柔性的設備、靈活網(wǎng)架等，可有效滿足人們對新型負荷用電的需求，如電動汽車等[1]。為落實中央及國網(wǎng)公司決策部署，甘肅公司加大配網(wǎng)建設力度，從管理、運行、技術等方面進行了諸多探索，但是由于基礎條件較差，配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級仍面臨極大挑戰(zhàn)，其中，面對配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級后的功能形態(tài)變化趨勢、規(guī)劃方法的變化以及未來該采取何種策略等問題都未能有效解決。對照形勢變化和政策要求，工作中還存在一些不足和短板，面臨不少困難和挑戰(zhàn)，其中配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級面臨極大挑戰(zhàn)，要求我們?nèi)ν苿有滦碗娏ο到y(tǒng)建設，優(yōu)化城市配電網(wǎng)，加快推進配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構優(yōu)化調(diào)整。

以中國特色的社會主義思想作為主要的引導，深入落實能源安全開放的創(chuàng)新戰(zhàn)略，以綠色低碳、安全高效、發(fā)展為目標，突出西北地區(qū)功率交換總樞紐、“西電東送”主通道、新型電力系統(tǒng)建設基地的戰(zhàn)略定位，加快特高壓直流外送通道規(guī)劃建設，統(tǒng)籌推進靈活性調(diào)節(jié)資源和應急備用電源建設，擴大“隴電外送”規(guī)模，同步提升省內(nèi)消納利用水平，構建可靠、安全、智慧與綠色、共享的電網(wǎng)，讓碳中和以及碳達峰的目標能早日實現(xiàn)，為人們的生活提供更多、優(yōu)質(zhì)的電力服務[2]。

2 配電網(wǎng)的發(fā)展歷程

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)較為薄弱，隨著科技和社會的發(fā)展，其結(jié)構和功能不斷革新，發(fā)展至今形成數(shù)字化主動配電系統(tǒng)，未來將向著綜合能源體系下的新型配用電系統(tǒng)發(fā)展。

2.1 傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)

經(jīng)過20 世紀中末期的發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)在技術上日趨成熟，配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，形成了互聯(lián)互通傳統(tǒng)的高、中、低壓配電網(wǎng)體系。此時配電網(wǎng)功能僅為單純的電力分配，實現(xiàn)“電從遠方來”的用電場景。

2.2 智能配電網(wǎng)

通信技術與電力設備的不斷發(fā)展，使配電網(wǎng)的電力調(diào)度實現(xiàn)了自動控制，電能質(zhì)量得到了保證。計算機技術的發(fā)展也為配電網(wǎng)的設計建設、仿真驗證、監(jiān)控檢測提供了工具，電網(wǎng)防護水平和安全預警能力得到顯著提高[3]。

智能配電網(wǎng)有效的保護控制有利于自動化的配電工作，提高了故障定位排除能力，使配電網(wǎng)供能可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡自愈、排除意外停電風險等。同時，用戶側(cè)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，形成“源—網(wǎng)—荷”互動的智能配電網(wǎng)雛形。

2.3 主動配電網(wǎng)

在原有配電網(wǎng)基礎上大量接入分布式能源，對系統(tǒng)的短路容量、系統(tǒng)潮流分布等造成一定影響?？捎行Э刂品植际侥茉吹呐潆娋W(wǎng)就是主動配電網(wǎng)，以有效、靈活的管理實現(xiàn)潮流的分布。分布式能源在其合理的監(jiān)管環(huán)境和接入準則基礎上對系統(tǒng)承擔一定的支撐作用。

主動配電網(wǎng)旨在解決配電側(cè)兼容大規(guī)模間歇式新能源、提升綠色能源利用率以及調(diào)整一次能源結(jié)構等問題。

2.4 數(shù)字化主動配電系統(tǒng)

數(shù)字化主動配電系統(tǒng)是隨著數(shù)字技術在配電領域形態(tài)演進而發(fā)展出的綜合性交叉技術領域，是現(xiàn)今配電網(wǎng)發(fā)展所處的重要階段。

此系統(tǒng)是一種雙生的虛擬化系統(tǒng)，遵守了信息安全標準，也遵守了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。這種先進的技術系統(tǒng)以經(jīng)驗為基礎，采用數(shù)據(jù)模型的建構法，以有效的計算方法定義軟件參數(shù)，融合空、天、地通信。分配資源，在運營環(huán)節(jié)中，協(xié)同感知、決策等多個環(huán)節(jié)，形成有效的決策體系，實現(xiàn)配電配備的數(shù)字化轉(zhuǎn)變[4]。

3 “雙碳”目標對配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的影響和要求

城鄉(xiāng)經(jīng)濟的發(fā)展需要以配電網(wǎng)作為發(fā)展支撐，實現(xiàn)雙碳發(fā)展的目標。配電網(wǎng)可有效地將能源生產(chǎn)和消費融合在一起，有效實現(xiàn)碳中和與碳達峰的目標。貫徹國家戰(zhàn)略部署，推動配電網(wǎng)的發(fā)展，以新能源為主體落實新電力系統(tǒng)的發(fā)展，推進生態(tài)文明的建設。

3.1 接入配電網(wǎng)為確保安全，需采用大規(guī)模分布式電源以及高比例的接入方法

在雙碳目標的影響下，分布式電源快速增長。估計到2030 年，裝配式的分布式電源可高達2.9 億千瓦（2.6 億千瓦為分布式光伏裝機，0.3 億千瓦的分散式風電裝機），占總裝機的一成。

未來，配電網(wǎng)的形態(tài)也會有根本轉(zhuǎn)變。在電力流向負荷側(cè)有分布式電源注入，配電網(wǎng)由傳統(tǒng)的“注入型”向“平衡型”“上送型”轉(zhuǎn)變。在網(wǎng)絡形態(tài)方面，因為分布式電源運用逆轉(zhuǎn)變器設備并網(wǎng)，提升配電網(wǎng)電子化的程度，網(wǎng)絡結(jié)構非常復雜，控制難度不斷加大。

由于分布式能源發(fā)電具有隨機性、間歇性和波動性，頂峰能力不穩(wěn)定，風電在午高峰、晚高峰時刻出力均處于較低水平，光伏對午高峰能起到較好的支撐作用，但晚高峰時出力基本為零。

綜上所述，分布式電源大規(guī)模、高比例接入對配電網(wǎng)的安全可靠運行提出了更高要求，要求配電網(wǎng)提升彈性自適應能力和對分布式能源的就地消納能力，強化網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制。

3.2 新型用能組織、產(chǎn)消者的大量涌現(xiàn)要求配電網(wǎng)更智能

第一，一些新型用能組織大量使用并接入了配電網(wǎng)，如智慧園區(qū)、大樓等，形成了一種雙向的互動模式。第二，伴隨電動汽車以及分布式儲能的發(fā)展，出現(xiàn)了產(chǎn)消者。因此，配電網(wǎng)一定要具備極強的承載力以及強大的調(diào)控力，確保新能源消納時，可滿足多元化的接入需求。

3.3 持續(xù)擴大的系統(tǒng)成本要求配電網(wǎng)更高效

越來越多新能源裝機出現(xiàn)，為了做好全額的消納工作，系統(tǒng)所耗費的成本也會越來越多。因此，研究如何節(jié)約成本，或如何回收成本就成為了重要工作。打開更多的增效空間，有效提升產(chǎn)出的效率，才能更好地保證配電網(wǎng)的有效發(fā)展。

3.4 與能源互聯(lián)網(wǎng)的緊密銜接要求配電網(wǎng)更開放

配電網(wǎng)涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、存儲和消費全部環(huán)節(jié)，具備能源互聯(lián)網(wǎng)全部要素?！半p碳”目標的提出，將推動配電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)銜接更加緊密，要求加大投資、提升開放力度，加強與其他基礎設施的融通融合，加快成為分布式可再生能源消納的支撐平臺、多元海量信息集成的數(shù)據(jù)平臺和多利益主體參與的交易平臺。

3.5 深入踐行綠色發(fā)展理念要求配電網(wǎng)更低碳

配電網(wǎng)的數(shù)量極大，且種類也非常多，同時還有很多老、破、舊設備，因此，公司需要研究如何節(jié)約能源。加大配電網(wǎng)領域低碳治理力度，有效加強節(jié)能的管理工作，推動綠色的環(huán)保工作，配備節(jié)能高效的配電設備，合理控制運行損耗，帶動電網(wǎng)全環(huán)節(jié)全流程綠色生態(tài)環(huán)保。

4 “雙碳”目標下推進配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的策略

“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，也是配電網(wǎng)發(fā)展的機遇期、提升期，需要統(tǒng)籌安全與發(fā)展、速度與質(zhì)量、成本與效益，加快提升配電網(wǎng)發(fā)展質(zhì)量，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，積極實現(xiàn)“雙碳”目標。

4.1 提高配電網(wǎng)應對安全風險的能力

堅持系統(tǒng)性思維，強化落實配電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃要求，加強輸、配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，有效提升配電網(wǎng)整體安全水平。要統(tǒng)籌推進分布式電源、微電網(wǎng)、局域網(wǎng)建設，積極穩(wěn)妥實施增量配電業(yè)務改革。主動與政府配合，做好“雙碳”目標任務的分解，認證好配電網(wǎng)開放的容量，最大限度減少棄風、棄光量，有效滿足多源協(xié)同聯(lián)動，做好有效連接。

4.2 實現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟運行

加大老、舊、高、損配電設備更換力度，推廣應用非晶合金變壓器等優(yōu)質(zhì)節(jié)能設備；推動實現(xiàn)配電網(wǎng)建設改造全過程節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地；建立健全廢舊配電設備回收體系，抓好六氟化硫氣體開關設備回收處理和循環(huán)再利用工作；推進配電網(wǎng)同期線損管理，強化節(jié)能調(diào)度，合理安排運行方式，優(yōu)化無功配置，加強諧波治理，改造迂回線路，減少重復變電容量，不斷提升配電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平[5]。

4.3 加快配電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級

發(fā)揮配電網(wǎng)全要素功能特征和優(yōu)化配置平臺作用；加快配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造共建、共享、共治、共贏的能源大數(shù)據(jù)生態(tài)圈，推動接入更多的分布式可再生能源；深化“大云物移智鏈”等技術的應用，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的用戶服務；促進配電網(wǎng)跨行政區(qū)互通互助，加強與智能交通、智慧家庭、智慧園區(qū)等協(xié)同，探索開展多站合一、多表合一、多桿合一等新模式新業(yè)態(tài)[6]。

4.4 努力占領低碳配電技術制高點

組織實施配電網(wǎng)綠色技術創(chuàng)新攻關行動，以科技創(chuàng)新破解能源電力深度脫碳的難題。充分利用首臺（套）重大技術裝備，支持配電網(wǎng)綠色技術應用，依托重大裝備制造和重大示范工程，推動關鍵裝備技術攻關、試驗示范和推廣應用，實現(xiàn)配電網(wǎng)更好地適應新能源快速發(fā)展。

5 推動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的建議

推動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，準確把握新型電力系統(tǒng)下配電網(wǎng)發(fā)展內(nèi)涵要求，提高配電網(wǎng)供電服務基礎條件和供電服務能力，提高分布式電源、充電負荷等接納水平，提高重點區(qū)域、重要用戶的電網(wǎng)防災水平和電力供應保障能力，不斷提升電網(wǎng)數(shù)字化、智能化水平。

堅持完善高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構。提高110kV 電網(wǎng)供電能力，承接東部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、新增用電負荷及新能源發(fā)展接網(wǎng)需求，持續(xù)完善和增強高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構，提高城市電網(wǎng)的網(wǎng)架支撐能力，消除農(nóng)村電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)。有序平穩(wěn)發(fā)展35kV 電網(wǎng)，因地制宜，采取就地升壓、鞏固加強及逐步退運等策略，實現(xiàn)35kV 電網(wǎng)的平穩(wěn)過渡和轉(zhuǎn)型升級[7]。

堅持中低壓配網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。以問題銷號為抓手，深入診斷分析2020—2022 年配農(nóng)網(wǎng)大體量投入后，中低壓配網(wǎng)“低、卡、重”及老舊設備等歷史遺留問題解決成效，以及配農(nóng)網(wǎng)投資建設精益化管理經(jīng)驗；以目標為導向，結(jié)合智慧城市配網(wǎng)及鄉(xiāng)村振興農(nóng)村電網(wǎng)提檔升級需求，差異化確定2023—2025 年配農(nóng)網(wǎng)年度建設目標和重點，打造普遍提升、重點突出、樣板示范的智能配電網(wǎng)。

堅持電網(wǎng)智慧化升級。加強信息、通信、控制技術的應用，提升電網(wǎng)數(shù)字化、自動化、智能化水平。優(yōu)化通信資源配置，提升光纜網(wǎng)架安全可靠性、帶寬承載能力和終端靈活接入能力。深化調(diào)控云建設，滿足跨業(yè)務、跨機構、跨時域的數(shù)據(jù)需求；擴大35 ～110kV 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍，持續(xù)提高地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)可靠性；推進新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)建設，強化源網(wǎng)荷儲多元互動。加快配電自動化、主站功能實用化建設，差異化推進配電自動化系統(tǒng)建設，逐步實現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應用，滿足新型電力系統(tǒng)多元化負荷發(fā)展需求。