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吳俊宏:新型城市配電網綠色發展趨勢與典型業態

2023-01-16 14:22:20 中國能源網

編者按:在“雙碳”背景下分布式能源領域貫徹新發展理念,以“雙碳背景下能源安全新思維——新型分布式綜合能源保障”為主題的“第十八屆中國分布式能源國際論壇”于2022年12月8日在北京采用線上的形式召開,本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上,中國能源網副總經理張葵葉出席大會并為大會主持。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

主持人 張凱:前四位發言嘉賓發言內容的重點還是在鄉村振興與可再生能源發展的結合點,最后一位嘉賓發言內容更加偏向于新型城鎮化,大家都知道隨著新型城鎮化的推進,綠色清潔能源的發展,分布式電源的接入,包括像電動汽車及儲能裝置的快速發展,為了滿足電力系統對靈活性需求以及多元供電模式的需求,配電網將發揮越來越重要的作用,尤其在給電力系統提供靈活性的方面,除此之外,新型城鎮化的趨勢下,配電網還有哪些新興業務可以挖掘,下面有請來自中國能源研究學會配售電中心的吳俊宏主任,題目是《新型城市配電網綠色發展趨勢與典型業態》,有請吳主任。

吳俊宏:謝謝主持人,謝謝會議邀請。今天上午聆聽了幾位專家關于農村能源的一些發展研究,還是很有感觸的。我們在這塊也有挺多研究成果的,本來我也想分享一些關于鄉村振興和農村能源如何發展的一些事,但是會議的主題給我的定位是城市配電網,所以我今天重點講一下城市配電網的事。在這之前我想感觸一下,我們認為鄉村振興和分布式之間的協同發展,剛才幾位專家講到點子上了,我們覺得鄉村里面的新能源也罷,分布式能源也罷,重點并不是在于因為能源而發展能源,否則就失去了意義,而是要怎么去真的幫助到鄉村振興,怎么幫助到鄉村產業,可能只有這么思考才能解決剛才幾位專家談到的商業模式和投資積極性的一些的問題,當然這個任務也非常艱巨。

進入我的主題,講“新型城市配電網綠色發展趨勢與典型業態”。講到城市配電網的發展,我相信這個話題在電力行業,特別是配電網行業的這些專家以及相關機構來講不是一個新鮮的話題。配電網一直以來是城市電力發展很核心的一個點,在講到這個點很可能多人會想到我們怎么去加強配電網的安全可靠供電,所以這幾年我們也參與了很多項目,也發現了行業里面不少關于配電網的發展,其實很多都專注于兩方面去考慮,一方面如何加強配電網的安全供電可靠,這里面一方面大家也在借助國外典型配電網的發展,比如新加坡花瓣式的配電網網架結構,大家覺得這個很不錯,可靠性很高。一些先進的城市,比如上海地區也發展了一些新的配電網架結構,比如鉆石型的配電網,但是這些都是站在我們如何通過配電網架的加強去提高配電網安全供電能力,這個非常重要。配電網發展到另外一個層面,其實就是我們所謂的配電自動化,當然高大上一點,我們可以說配電網數字化,待會兒我也會跟大家講到。

配電自動化的趨勢,重點還是為了解決我們怎么利用先進的傳控技術、通信技術,讓我們配電網在安全運行,在互動上能夠得到更好的發揮。

除了這些之外,配電網還應該怎么去發展?這也是我們今天和大家需要重點分析的。今天和大家分析的主要分為三部分,因為時間比較短,今天的PPT做得也比較短,所以簡要和大家分析一下,我對于新型城市配電網未來發展趨勢以及重點發展的一些看法。

先說綠色經濟安全的發展要求,我們城市的配電網毫無疑問也會在“雙碳”目標,也會在新型電力系統發展的總體目標下進行發展,但是在“雙碳”目標,以及新型電力系統下,實際上我們整個電力行業會面臨很大的壓力,不只是大家看到的機會,當然機會也很多,比如新能源的建設,但是壓力也很大,這方面的壓力其實就來源于我們要建設、要運行、要并網這么多新能源,怎么樣才能夠讓我們的電力系統安全穩定,而且不只是讓電力系統安全穩定,還要讓電力系統在安全穩定的條件下還能夠供電,相對用電的電力使用成本能夠比較有經濟性。

所以我覺得整個新型電力系統的建設,最關鍵的是面臨一個成本上升的壓力,即便是剛才我一開始和大家分享的,我們配電網為了加強安全供電,我們把以前比較原始的單環網結構逐步進行加強,變成了花瓣型,變成了鉆石型,甚至其他一些網架結構。單從這些層面來講,實際上也會加強我們配電網的投入,加強配電網投入最后也會造成我們電力使用成本的上升。但是這部分使用成本的上升,我覺得相比于整個新型電力系統建設面臨的壓力來講還是小的。

未來我們這么多可再生能源接入新型電力系統的情況下,為了保證電力系統實施的平衡,不管是有功還是無功,為了保證這么多新能源能夠通過我們的電網輸送到用戶端,實際上我們電力系統要付出的其他成本是相當可觀的。這方面就是我們常說的輔助服務成本,我們行業都知道現在的輔助服務,可能更多是集中在電源側,可能更多集中在兩個細則去考核。但是這個將來也會面向所有的主體去提供一個公平的義務,而且隨著新能源的增加,這部分的成本會越來越高,而且可能是一個突發式的上漲。

另外一塊就是我們電網建設的成本,我們要建設這么多去適應電源結構,去適應我們的復合發展,我們電網建設毫無疑問需要有很大投資,如果我們不以一個更加新型的理念去發展我們的電力系統和新型配電系統的話,最終我們會面臨一個成本很大的上升壓力的問題。所以我一直以來的觀點都是新型電力系統發展的核心問題,其實并不是我們所謂的技術創新性,而是我們如何考慮經濟成本的問題,這個才是我們新型電力系統需要考慮的核心問題。

在這個問題下我們再去考慮電力系統、配電網怎么建設,我們的機制怎么去適應,我們的電源和用戶怎么去發展,這樣才可能有一個比較好的目標。

在我們城市配電網新的發展要求下,有三大方面是我們必須考慮的重點,第一個重點是我剛才一直在強調的,在“雙碳”目標下,我們的能源結構是綠色化發展的。而在綠色化發展的情況下,實際上我們也提出了對我們的配電網的新的要求,首先配電網里面,毫無疑問,相比于我們好幾年前單端潮流的模式會發生很大的變化,可能配電網本身就會有不少的新能源,這里既包括分布式新能源,甚至還有集中型新能源。

這種情況下會對我們整個輸配電設備運行的靈活性有一個很高的要求。同時由于剛才很多專家也談到了綠電的使用,因為大家都對綠電有需求,在相關綠電的計量和綠電的可追溯性上,對我們相關的車控裝置和通信裝置也有了新的一些要求。這是第一個綠色化的背景。

第二個背景就是我們的互動化,互動化也是這幾年我們一直在談配送電端的商業模式創新里面一個很重要的基礎,這個也是這一輪電力體制改革以后放開了我們售電業務這塊,允許我們售電公司出現,允許我們用戶參與電力市場交易,允許我們以其他新的一些模式,比如需求響應、蓄力電場等模式和整個電力市場進行互動之后得出新的一些關于我們用戶端的能源業態。

以前我們很簡單,用戶用電向電網公司報裝一個容量就可以了,電網公司給我們供電就行了,我們也不管電價,反正就按照默認電價來。但是在現在的背景下,我們不可避免地用戶需要和我們電力市場進行互動,為什么要做這么一個事?本質來講也是希望通過電力市場機制的建設以及和用戶的互動去提升我們整個電力系統運行的效率,降低電力使用的成本,所以我們的廣大用戶也需要理解這么一個行為,不是現在給大家添麻煩,而是通過互動的模式降低我們自己的電力使用成本。

需要互動的情況下,對我們配電網來講,也有了跟以前不一樣的發展要求,包括我們要雙向的靈活配置,包括我們要對用電需求準確性的把握,包括我們對于靈活性資源調節能力的把握等等,都是將來我們配電網里面需要面臨的和以前配電網不一樣的模式。

最后一點也是我們配電網需要考慮的,我們不只是要綠色化發展,還要互動化,歸根結底我們也是需要一個安全供電的保障,特別是現在我們看到國際形勢風云突變,當我們看到俄烏戰爭對于當地電力設施的摧毀情況下,對于當地部門不管是工業還是民業供電保證的情況下,其實我們自己也會反思,我們怎樣才能更加安全地保障我們一些用戶的供電,在一些極端情況下的供電,當然這種極端情況不一定指戰爭,也可能指惡劣天氣等等。但是這一系列都是我們電力人需要考慮的,怎樣才能讓我們的配電網能夠得到更加安全供電的保障措施。當然這里面也會有很多的手段的出現,包括我們在配電網里應用到電源和儲能,我們通過網價的靈活調節,也包括我們對于數字化技術的利用,通過數字化讓我們配電網的整個監控和整個動態判斷、決策的判斷能夠起到更好的作用,用機器代替人力去判斷,用智能化代替專家做一些決策。這就是我們將來城市配電網發展需要面臨的三個主要背景。

在這個背景下,電力數字化有了一個很重要的發展背景目標,首先我們需要支持電力資產安全與高效提升,通過數字化技術,我們以安全為核心,降低電力資產的運行風險,延長使用壽命,提高我們的安全性和運營效率,這是最關鍵的,通過數字化方式支持電力資產得到安全與高效的提升。

第二是支持新能源的并網和消納,這個主要針對新能源側一些新型數字化技術的應用,通過提高我們的發電預測能力,通過和我們外部電力系統狀態判斷的互動,去支持新能源的消納。當然支持這個消納確實有一個很重要的措施,就是通過源網荷儲協調互動去提升進一步的消納。

昨天和行業里面的一些老專家討論這個事情的時候,老專家提出一個觀點,我也是非常認同的。以前我們是源隨荷動,就是說反正負荷該怎么用就怎么用,電源通過自己的調節去滿足你的穩定。現在我們提源網荷互動,是希望通過大家互動讓電力系統穩定,但是將來會怎樣,將來可能是荷隨源動,也就是說我們負荷的生產和使用,可能也會更多考慮我們電源,特別是可再生能源出力的經濟性和特性去做這一調節,這都是針對將來,不管是電力系統還是配電網提出的要求。

同時我們要支持電力的交易與認證,待會兒我們的互動話題也會談到分布式發電交易的問題。分布式發電交易里面,其實一個最關鍵的是對于分布式綠電的交易,一方面因為政策也支持綠電的分布式交易,另外一方面分布式綠電交易帶來的價值,相比于一般的電力來講更強,因為其實你就可以獲得它的綠色環境價值,不管是以綠證的形式還是以直接環境認證的形式去認定這個事,不管怎么樣,通過綠電的分布式交易,它得到的這個價值是更強的。要實現這個,就對我們數字化的要求提出了新的目標,怎樣才能讓我們的綠電交易通過數字化的方式達到可追溯、不容易篡改的目標,以前很多專家談到了區塊鏈的理念去支持,但這只是其中一種可行的方案,但是不是一定要做的方案,這個有待于我們以后發展和認證。

我們整個配電網的發展要支持用戶經濟高效地使用電力,配電網我們直接和我們用戶端打交道。現在供電公司給用戶的一些電費賬單和APP上,都能看到對我們用電能力的一些分析,這些可能還比較初級,但是也有更高級的應用,我們看到國外也有更高級的配電網數字化運行商給用戶更高級的用電能效判斷,這一系列其實都是未來配電網發展的局勢。

所以配電網除了要提高可靠性之外,數字化配電網毫無疑問是我們重要的發展要求,而數字化配電網既是進一步提升供電可靠性的重要措施手段,其實也是加強它和新能源的發展,加強我們源荷互動的一個重要的方式方法。

數字化配電網主要包括哪些層面?各家機構對它的理解和說法也都不一樣,我們這幾年也很重視電力數字化、配網數字化相關的研究和發展,我們也經常和行業里面的相關機構做交流。我們覺得這三點是大家比較容易理解的三點,第一個是設備數字化,第二個是作業數字化,第個三是決策數字化。什么概念呢?對于我們很多搞配電網傳統的電力人來講,談配電網數字化想法很簡單,我們搞配網自動化就行了,我們在配網終端通過加裝置,通過通訊裝置,通過配網自動化系統,進行終端數據的上傳,同時在配電網如果發生故障的時候,通過饋線自動化等一系列自動化的措施方法,能夠最快地減少故障、排除故障、恢復供電,這是我們傳統做電力行業的人對配電網數字化的一個理解。

實際上經過這幾年大家的摸索、探索、實踐,配網數字化已經有了一些新的理念。剛才我說的那些肯定是基礎,毫無疑問是我們配電網數字化還需要做的,并且要進一步加強的事。其他包括作業數字化、決策數字化,比如說在生產方面,我們通過作業數字化的方式把我們以前一些人工開票的方式通過計算機的手段,用數字化的方式進行替代,不光是短期來講可以提高人的效率,從長期來講,從我們對于整個配電網的管理來講也比手抄的相關方式更加高效。

決策數字化是什么意思?在我們通過數字化的方式進行配電網管理的時候,會替代以前根據我們經驗或者根據我們對于這個事情的一些判斷做出相關決策,比如一個設備是不是需要檢修,是不是需要更換,以前我們可能會根據設備自己的建設周期進行判斷,但這里面也許會出現一些失誤,突然忘記了或者怎么樣,通過配電網數字化,不只是能夠從信息技術去讓這些相關的管理得到精準化,也能讓它的狀態判斷得到更加精準化。所以配電網數字化通過這三個層面的數字化發展,就能夠很好地支撐整個配電網的安全供電的發展。

除了配電網數字化之外,對城市配電網來講,更關鍵的是一些新興業務的發展。我們今天在討論城市配電網的時候,我們的視角不能只是站在作為電網公司或者作為供電公司的視角去討論這個事,第二部分重點是站在電網公司的視角去討論,但是實際上整個城市配電網的發展因為有了現在的“雙碳”目標,因為有了現在的能源體制機制的改革,也因為有了我們用戶需要更綠色、更經濟、更安全供電的這些實際的需求,所以我們配電網側一定會有更多新興業務的發展,但這些新興業務現在已經有了,而且這些新興業務的主導方其實更加開放,不只是面向供電公司,還有新型的售電公司,甚至其他一些綜合能源服務的主體。

我分析幾個典型的配電網的模式,第一個,將來我們的配電網實際上是源網荷儲融合發展的一個城市配電網。但這里的配電網,源網荷儲負荷來講,不一定只有電力負荷,可能還包含了用能用熱負荷,上個專家在分享非洲一些案例的時候就提到了三聯供,非洲的案例,方案主要是以我們電來制冷制熱的方案,的確未來整個新型電力系統里面,也包括未來整個綜合能源系統里面,電始終是我們的核心,而且在綠色發展的情況下,電這個核心的重要地位是越來越明顯的。

對城市配電網來講,我們要滿足用戶冷和熱的需求,我們也可以和城市熱網,甚至一些局部地方建設集中供冷的冷網相結合,達到互補的目標。這里面對于配電網接入的這些分布式電源、儲能、電動汽車的管控和管理,以及和其他供能單元的結合耦合,去進行更優化的源網荷儲的互動管理,是非常重要的。這個已經在很多地區都有雛形了,特別是在上海地區,很多局部地區都有雛形,比如說上海的虹橋商務區,其實就是一個典型的集中供冷供熱供電的這么一個網,當然這個供電是電網公司在供電,但這里面也是有耦合可以優化的空間的。

第二類是我們的微電網。剛才和大家分享源網荷儲一體化的時候,可能有一些聽眾會覺得是不是這就是微電網的雛形?的確也是,源網荷儲一體化在配電網末端以這種電源為基礎的源網荷儲一體化發展的時候,我們可以進一步優化它朝著微電網的模式去做,我這里為什么說叫進一步優化呢?大家剛才看到的圖,我們做一般有源的配電網的時候,可能我們在整個電網管理體系還可以做得相對簡單一點,也就是說還是以我們傳統電網做配電業務為主的管理體系,在里面新增加了分布式電源,同時和其他的冷熱源進行耦合,但是它的供電主體仍然是我們電網公司。

所以在有些地方來講,我們是不是能夠做進一步的創新,把供電的業務也做了,微電網實際上就是這么一個典型的模式。供電業務這一塊我們也看到行業里面做了非常多的案例,我們也參與了很多,實際上配電業務相對靈活一點,既可以是傳統電網公司做配電業務,也可以是新型配電公司做配電業務,各自的目標不一樣,應用場景也不一樣。除了這個管理方面,我和大家重點說一下微電網技術方面的特點。微電網的特點首先肯定具備供電的特點,大家可以看到微電網這個基本的技術圖,首先它是需要面向網里面的用戶進行供電,用戶我們會充分挖掘它的可調節能力和微電網的分布式能源和儲能進行互動,為什么要互動呢?這恰恰是我們微電網的核心,通過互動讓整個微電網的單元變成可關、可控、可調節,在這種情況下整個微電網面向大電網的并網點,我們也常說為公共連接點PCC點,也可說成并網點,從這個角度講,并網點的功率是可調節的,可以根據電網的調度指令,可根據電力市場的情況進行調節。相比以前分散的這些不可調節的負荷,分散的這些不可調節的分布式可再生能源,就有了一個更好的對于電力系統的友好性,有助于讓我們電力系統能夠得到更加經濟、更加安全的運行。

最后和大家分享的是虛擬電廠的業態。我一直認為,虛擬電廠的思路其實是和微電網一致都,技術邏輯都是希望通過管理分布式電源,管理負荷儲能,讓整個單元做到功率可控,從而在可控的條件下響應電力市場和調度,我一直認為這兩者的技術邏輯是一樣的,但是從物理結構上是不一樣的,微電網其實是構建了自己的一個局部配電網的結構,通過物理結構統一的連接點和外部電網進行互動,但是虛擬電廠不需要這樣,所有的電源、用戶,儲能可以分散在電網各個部分,它是通過我們信息技術,通過物聯網技術,通過集控平臺,讓整個虛擬電廠單元進行調節,雖然它并不是電廠,實現一個類似于電廠的功率可升可降的效果。

舉個例子,比如說這個時候在我們電力市場價格信號下,在調度要求下,虛擬電廠需要多發10兆瓦的電,怎么去實現?對傳統電源來講無非就是發電功率多一點就行了,但虛擬電廠為了發這10兆瓦的電,可以增加儲能的放電功率,可以減少我們用戶負荷的使用功率,當然用戶的使用負荷也包括了電動汽車等等。也就是說我們少用10兆瓦的電跟我們發10兆瓦的電其實是一回事。所以虛擬電廠就通過這一類的先進的信息手段去實現將來我們配電網側新興業態的發展。

因為時間關系,關于配電網的發展業態理念和相關案例就做以上簡單分享。最后和大家強調一下,我們對于城市配電網發展的幾點建議。第一,要重視“網”的作用,剛才我講了那么多,不光是傳統的配電自動化,還是新興的配電網業務,對于網來講都是基礎的。我們可以建立起一個更加安全、更加開放的配電網去適應我們新型城市配電網的發展。這種情況下,我們需要通過市場機制去進一步完善,比如說剛才提到的虛擬電廠,大家也聽說了,很多地方的虛擬電廠的實際項目都還是在建的,虛擬電廠實際的項目公司都在組建,但是很多地方還沒有一個很明確的虛擬電廠的營收機制,這個營收機制可能就跟我們的市場機制相關,還有后邊分布式發電交易相關的內容,其實也是和市場機制明確相關的。協調機制涉及到源網荷儲幾方的協調,到底各方在這里面是怎樣的一個主體,有哪些責任和義務,所以大家都要在公平公正的原則下去做。安全是我們做所有業務的一個基礎,在這個基礎上,我們需要進一步完善各種支持政策,有專家也談到了一些補貼方面的政策,當然不一定是補貼,為了支持這些商業模式能夠發揮效益,我們在相關的一些機制上,包括稅收機制上可以做一些完善。

最后一點是很關鍵的,我們的新型電力系統、新型城市配電網中的各種新的一些發展模式,一定需要更加開放的態度,鼓勵社會資本參與進來,因為只有這樣,一方面能夠解決資金的壓力,另一方面更多助力參與進來,通過競爭的方式也能夠提高效率。而且大家集思廣益,可能在模式上創新,不管是技術模式還是商業模式創新,才能讓城市配電網未來發展得到更好、更健康的一個發展模式。

謝謝主持人,我的分享到這里就結束了。




責任編輯: 李穎

標簽:吳俊宏 ,新型城市配電網 ,綠色發展