中國儲能網訊：隨著全球能源轉型的加速和我國“雙碳”目標的推進，構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)已成為我國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。在這一背景下，配電網作為電力系統(tǒng)中與用戶直接相連的重要環(huán)節(jié)，其重要性日益凸顯。近期，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關于新形勢下配電網高質量發(fā)展的指導意見》（發(fā)改能源〔2024〕187號，以下簡稱《意見》），為配電網在新時期的高質量發(fā)展指明了方向。本文將從戰(zhàn)略角度，分析新型電力系統(tǒng)建設對配電網的新需求，探討配電網高質量發(fā)展面臨的制約和挑戰(zhàn)。
新型電力系統(tǒng)建設對配電網的新需求
配電網作為新型電力系統(tǒng)的“神經末梢”，直接面向用戶，在保障電力供應、支撐經濟社會發(fā)展、服務改善民生等方面發(fā)揮著重要作用。當前，隨著分布式能源的大量接入和各類新技術的更新迭代，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展和建設也對配電網提出了新的需求。
分布式新能源接入與高效消納需求不斷提升
我國新型電力系統(tǒng)建設高質量加速推進，分布式新能源已成為電力供應中不可或缺的支柱性能源，在技術革新與成本降低的雙重驅動下，家庭、企業(yè)及社區(qū)層面的分布式發(fā)電設施普及率急劇上升，不僅實現(xiàn)了用戶側電能需求的自給自足，還有效促進了富余電力上網，為新型電力系統(tǒng)構建注入了新的活力。截至2024年6月底，全國累計光伏并網總容量達71293萬千瓦，其中分布式光伏并網容量30951萬千瓦；戶用光伏并網容量13184萬千瓦，占分布式光伏并網容量的42.59%。分布式新能源的蓬勃發(fā)展，對配電網的新能源接納容量與消納效率提出了前所未有的高要求。
傳統(tǒng)配電網單向“無源”的網絡形態(tài)和單一主體的供電模式，已難以滿足當前及未來大規(guī)模分布式新能源接網的需求。現(xiàn)有的調度機制也無法實現(xiàn)對分布式新能源發(fā)電數(shù)據的即時捕捉與分析，難以實現(xiàn)電力電量的動態(tài)平衡，不利于提升新型電力系統(tǒng)的整體效率與穩(wěn)定性。加速構建先進的智能調度體系，并深度融合高級計量架構、智能電表及高精度傳感器等尖端技術，或將成為破解這一難題的有效思路。
儲能技術在提升配電網的新能源消納能力和優(yōu)化供需平衡方面具有重要作用，但在實際工程應用中儲能技術推廣力度不足，未能與分布式新能源形成有效互補。因此，全面推廣與應用新型電池、抽水蓄能、壓縮空氣等多種儲能方式，是當前亟待解決的問題。
虛擬電廠技術的探索與實踐尚顯不足，未能充分挖掘用戶側分布式資源的調節(jié)潛力。虛擬電廠技術通過整合分散的分布式新能源、儲能系統(tǒng)及可控負荷資源，能夠直接融入電網調度體系與市場交易環(huán)節(jié)，推動資源的優(yōu)化配置與高效利用。
對電動汽車充電設施的有序支撐需求不斷增長
近年來，我國電動汽車市場正經歷前所未有的爆發(fā)式增長。截至2023年底，全國新能源汽車保有量達2041萬輛，占汽車總量的6.07%；其中純電動汽車保有量1552萬輛，占新能源汽車保有量的76.04%。預計2030年，新能源汽車充電所需的最高電力負荷有望達到1億千瓦。這一發(fā)展趨勢對配電網的承載能力及穩(wěn)定性提出了前所未有的嚴苛要求。全力支撐電動汽車充電基礎設施體系建設，已成為新時期加快配電網建設改造和智慧升級的重要一環(huán)。具體而言，當前配電網建設在以下四個方面存在顯著問題，亟待解決：
充電設施建設投資與布局不足?，F(xiàn)階段，充電需求在居民區(qū)、繁華商業(yè)地帶及交通樞紐等關鍵區(qū)域急劇上升，但充電站的建設密度與品質尚不能滿足日益增長的需求。投資引導不力，導致充電服務便捷性與廣泛性受限，影響了電動汽車用戶的充電體驗。
配電網擴容與改造滯后。面對未來充電負荷爆炸式增長的預期，配電網的擴容與改造工程未能提前規(guī)劃與布局。特別是考慮到未來峰值負荷成倍增加，現(xiàn)有配電網在網架結構優(yōu)化和設備性能提升方面存在明顯短板，難以確保充電高峰期的穩(wěn)定供電，電力供應的連續(xù)性與可靠性受到嚴重威脅。
充電設施與配電網智能化融合不足。物聯(lián)網、大數(shù)據等前沿技術在充電設施與配電網的融合應用尚不充分，智能調度系統(tǒng)的精準預測與動態(tài)調節(jié)能力未能充分發(fā)揮。電力供需平衡難以實現(xiàn)實時調控，充電效率和服務質量提升空間受限。
V2G技術研發(fā)與應用推廣緩慢。V2G技術的研發(fā)與應用推廣進度滯后，電動汽車作為電網靈活資源的潛力尚未被充分挖掘。政策激勵不足、技術支持不夠、充電基礎設施體系建設不完善等因素限制了電動汽車用戶參與電網互動的積極性，能源雙向流動與高效利用的目標難以實現(xiàn)，制約了電動汽車與電網的協(xié)同發(fā)展。
高彈性配電網架構與災害應對能力需求日益迫切
隨著全球氣候變化加劇，極端天氣事件與自然災害頻發(fā)且強度不斷提升，給電力供應的穩(wěn)定性和可靠性帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。在此背景下，配電網作為新型電力系統(tǒng)的關鍵組成部分，其高彈性架構的構建與災害應對能力的提升顯得尤為重要與迫切。
構建高彈性配電網架構是配電網適應未來電力需求不確定性、確保穩(wěn)定供電的基石。然而，目前許多配電網的物理設施老化嚴重，難以有效抵御極端氣候與自然災害的侵襲。雖然加固桿塔、優(yōu)化線路走廊設計及引入新材料等措施已被提出，但在實際操作中，這些措施的實施進度緩慢、效果有限，無法迅速提升電網的整體韌性。此外，配電網絡結構的靈活性與多樣性亦成為亟待解決的問題?，F(xiàn)有配電網結構較為單一，缺乏足夠的冗余與容錯機制，難以在故障發(fā)生時迅速轉移負荷并恢復供電。增設聯(lián)絡開關與環(huán)網柜等舉措雖能提升故障自愈與負荷轉移能力，但在實際規(guī)劃與建設中，往往受到資金、技術與政策等多方面因素的制約，很難落實到位。
智能監(jiān)控與預警系統(tǒng)的缺失也是當前配電網應對災害能力的一大短板?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網、大數(shù)據等先進電網監(jiān)控技術的應用仍處于起步階段，尚未形成全面覆蓋、高效運行的智能監(jiān)控網絡。電網運行狀態(tài)的實時監(jiān)測與潛在風險的提前識別仍面臨諸多困難。
構建快速應急響應與恢復供電機制是確保在電網故障發(fā)生時能夠迅速恢復供電、保障用戶用電需求的關鍵。在電網故障發(fā)生時，如何迅速整合移動發(fā)電車、專業(yè)搶修團隊，形成高效協(xié)同的應急響應體系，也是當前配電網面臨的一大難題。由于缺乏統(tǒng)一的指揮調度系統(tǒng)與完善的應急預案，電網故障的恢復時間往往較長，嚴重影響了用戶用電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。
大力推動科技創(chuàng)新，持續(xù)激發(fā)新質生產力發(fā)展動力
2023年，電力行業(yè)錨定高水平科技自立自強，以科技創(chuàng)新引領新型電力系統(tǒng)建設，推動行業(yè)高質量發(fā)展再上臺階。
取得了一批引領全球的自主創(chuàng)新成果。成功研制18兆瓦海上風電機組，是全球單機容量最大、葉輪直徑最大的海上直驅風電機組。研發(fā)的晶硅—鈣鈦礦疊層電池效率達到33.9%，刷新了新的世界紀錄。百萬千瓦級水電機組領跑全球，具有自主品牌的“華龍一號”“國和一號”三代大型先進壓水堆批量建設；全球首座第四代核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站投入商業(yè)運行，大容量超低排放煤電機組、特高壓輸電等領域產生了一批世界領先的技術成果。
戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。2023年，以電動汽車、鋰電池和光伏產品為代表的外貿“新三樣”持續(xù)走俏，累計出口1.06萬億元，同比增長約30%，在全球市場中的份額分別超過60%、70%、80%，成為我國外貿出口的新增長點。新型儲能進入大規(guī)模發(fā)展期，應用場景不斷拓展，帶動產業(yè)鏈進一步向上下游拓展。氫能產業(yè)進入快速發(fā)展期，據統(tǒng)計，我國已建成運營可再生能源制氫項目58個，規(guī)模達到654兆瓦，同比增長26.3%。新增加氫站、在運加氫站兩項指標均居世界第一。在氫能燃料電池方面，針對催化劑、質子交換膜、膜電極等關鍵材料、關鍵部件，已具備較強的自主開發(fā)能力，部分技術達到國際一流水平。
配電網運行的數(shù)字化、智能化轉型需求難以得到滿足
在新型電力系統(tǒng)的建設藍圖中，配電網的數(shù)字化、智能化轉型已不再是可選項。《意見》明確提出了建立健全配電網科學發(fā)展機制的指導原則。構建一套集成化、高效能的統(tǒng)一數(shù)字化信息平臺，將成為支撐配電網智能決策與精細化管理中不可或缺的要素。
配電網的網絡結構復雜，應用場景廣泛，接入設備類型多樣，這一現(xiàn)實情況對定制化人工智能算法與模型的開發(fā)提出了極高要求。當前，智能工具的設計尚難以全面精準對接配電網的實際需求，在電網故障辨識、智能診斷及電力負荷預測與靈活調度決策等方面存在明顯不足。這不僅限制了配電網的智能化運作水平，也削弱了其應對突發(fā)事件的韌性與適應性。
更為嚴峻的是，隨著配電網運行數(shù)字化、智能化轉型的深入推進，網絡安全與數(shù)據保護問題日益凸顯。當前，網絡安全防護體系尚不健全，應急響應機制不夠完善，多層次、全方位的防護措施落實不到位，使得電網數(shù)據在采集、傳輸、存儲的全生命周期中面臨諸多安全風險。這不僅是對技術實施嚴謹性的挑戰(zhàn)，更是對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行承諾的嚴峻考驗。若不能及時解決這些問題，將為新型電力系統(tǒng)的全面構建埋下重大隱患。
配電網高質量發(fā)展面臨的制約和挑戰(zhàn)
配電網的高質量發(fā)展對保障電力供應安全、促進能源轉型、提升用戶滿意度具有重要意義。然而，在實際推進過程中，卻面臨著諸多制約和挑戰(zhàn)，不僅影響了配電網的建設進度和運行效率，也對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性構成了潛在威脅。
發(fā)展預估不足與新技術應用滯后
當前，配電網規(guī)劃多沿用傳統(tǒng)方法，未能充分考慮分布式新能源發(fā)展需求，對新能源接網影響和新型負荷增長預估不足。傳統(tǒng)規(guī)劃方法的局限性使得配電網在應對新興能源和負荷時顯得力不從心，無效聯(lián)絡和冗余聯(lián)絡的存在進一步增加了建設和運維成本，降低了系統(tǒng)效率。
配電網的高質量發(fā)展要有先進技術作支撐，但在實際應用中，部分關鍵技術尚未取得突破性進展，如交直流混合配電網、柔性互聯(lián)等技術仍處于試驗階段。配電網工程管理在數(shù)字化管控方面也存在明顯短板，新工藝、新裝備、新技術的普及應用進程緩慢。
實時透明感知能力不足，運維水平有待提高
配電網的透明感知直接關系到智能化管理水平，然而現(xiàn)有的配電網全域信息采集網建設滯后，限制了配電網對電網狀態(tài)的實時感知能力。而自動化巡檢和故障自主勘察的應用仍處于初級階段，特別是在農田、山區(qū)等巡視難度大的區(qū)域，問題發(fā)現(xiàn)不及時、缺陷治理滯后的現(xiàn)象依舊存在。
配電網智能化水平的提升，對運維人員的技能要求也越來越高。傳統(tǒng)的運維管理模式往往依賴于人工巡檢和故障處理，效率低下且難以應對大規(guī)模的配電網運行需求。隨著配電網規(guī)模的擴大和智能化水平的提升，需要采用更加高效、智能的運維管理模式來確保電網的安全穩(wěn)定運行。
新能源消納問題突出，協(xié)調互補機制尚不完善
分布式新能源和電動汽車的消納與互補機制不完善也是制約配電網高質量發(fā)展的重要因素之一。雖然新能源出力占負荷比例不斷增加，但從日內電力平衡角度看，用電負荷夜間為低谷、白天為高峰；風電夜間出力高、白天出力低，具有明顯的反調峰特性；而光伏發(fā)電中午出力高，夜間無出力，在晚負荷高峰時，不具備電力支撐作用。這些特性導致部分分布式新能源發(fā)出的電力無法被電網消納而被浪費。同時，快速增長的電動汽車充電需求也使配電網承擔更大的負荷壓力。合理規(guī)劃充電站布局和充電設施建設，以確保充電服務的便捷性和可靠性，挖掘電動汽車作為電網靈活資源的互補調節(jié)潛力，將是提升配電網新能源消納能力的有效途徑。
在推動配電網高質量發(fā)展的進程中，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨著一系列技術架構與機制配套上的失配問題。首先，新能源的廣泛接入使得各級電網間的影響日益復雜，而當前協(xié)同技術架構尚不完善，難以有效實現(xiàn)各級電網的供需平衡和調節(jié)資源的優(yōu)化配置。其次，可調節(jié)資源的潛力遠未得到充分挖掘和聚合，用戶側可調節(jié)資源的接入和利用不足，缺乏常態(tài)化的調節(jié)機制，限制了電網的靈活性和穩(wěn)定性。此外，政策配套機制的不完善也是制約配電網轉型發(fā)展的重要因素。電力市場建設滯后，分時電價、峰谷電價等價格機制不健全，難以有效引導源荷協(xié)調有序發(fā)展。
新型電力系統(tǒng)建設的政策建議
強化電力系統(tǒng)統(tǒng)籌協(xié)同規(guī)劃
推動多元能源優(yōu)化組合。為實現(xiàn)能源結構的多元化和互補性，提高電力系統(tǒng)的整體效率和穩(wěn)定性，政府應進一步強化煤電與新能源、新能源與調節(jié)電源、本地電與外來電的優(yōu)化組合。建立健全源網荷儲一體化規(guī)劃建設協(xié)調機制，確保各類能源在規(guī)劃、建設、運行等各個環(huán)節(jié)的有效銜接和協(xié)同。
建立分布式光伏可開放容量發(fā)布機制。通過政企合作，科學評估各區(qū)域分布式光伏可開放容量，建立可承載新能源規(guī)模的發(fā)布和預警機制，引導開發(fā)者在負荷水平高、電力系統(tǒng)承載力強的區(qū)域優(yōu)先開發(fā)分布式光伏。此舉不僅有利于分布式光伏的合理布局和高效利用，還能有效減少分布式光伏接入配電網帶來的不平衡問題，提高電力系統(tǒng)的整體運行效率。
推動標準化改造與關鍵技術研發(fā)
加快標準化改造進程。標準化改造是提升配電網性能和運維效率的重要途徑。大力推廣標準化設計、工廠化預制、模塊化建設、機械化施工等“四化”建設模式，通過數(shù)字化管控手段提高工程管理水平。
加強關鍵技術研發(fā)。政府應積極鼓勵和支持源網荷儲雙向互動技術、虛擬同步發(fā)電機技術、長周期儲能技術、虛擬電廠技術等關鍵技術的研發(fā)。通過技術創(chuàng)新改善供需平衡關系、提高電網靈活性。同時，還應推動物聯(lián)網、大數(shù)據等前沿技術在充電設施與配電網融合中的應用，優(yōu)化充電負荷分配策略，減輕對電網的沖擊壓力。
加強數(shù)字化建設與優(yōu)化協(xié)調機制
加速智能電網與數(shù)字化平臺的建設進程。充分利用物聯(lián)網、大數(shù)據、云計算等現(xiàn)代信息技術，全面構建智能電網體系。實現(xiàn)電力生產、傳輸、分配、消費等全環(huán)節(jié)的數(shù)字化、智能化管理，從而大幅提高電力系統(tǒng)的自動協(xié)調控制能力。此外，為實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、建設、運行、維護全過程提供全面、準確的數(shù)據支持，還需搭建電力大數(shù)據中心，整合并優(yōu)化各類電力數(shù)據資源，通過深入的數(shù)據分析與挖掘，提升電力系統(tǒng)的預測能力、決策能力和應急響應能力。
優(yōu)化調度與協(xié)調控制機制。優(yōu)化配電網網架結構，增加聯(lián)絡點、分段點，提高配電自動化的布局合理性，提升電網的故障自愈能力和負荷轉移靈活性，降低故障對電網運行的影響范圍和時間成本。同時，還應加強低壓配電網的運行控制能力建設，提升電網對分布式新能源和新型負荷的接入與消納能力，促進電力系統(tǒng)的綠色低碳轉型和可持續(xù)發(fā)展。
完善支持政策與健全市場機制
制定支持政策。政府應根據新型電力系統(tǒng)的建設需求和發(fā)展目標制定出臺一系列支持政策，包括資金支持政策、稅收優(yōu)惠政策、技術創(chuàng)新激勵政策等，降低配電網建設和改造的成本風險。同時完善分布式新能源和新型負荷接入電網的政策和技術標準體系，確保接入過程的規(guī)范性和安全性。
建立健全市場機制。政府應加快電力市場建設步伐，完善分時電價、峰谷電價等價格機制；加強對分布式光伏等新能源的政策支持，降低新能源接入電網的成本，通過政策支持提高新能源的消納水平，推動配電網的綠色低碳轉型和可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。
結論
在新型電力系統(tǒng)構建背景下，配電網需要實現(xiàn)更高水平的智慧化和數(shù)字化。這要求配電網不僅要加強智能調度系統(tǒng)、儲能技術、虛擬電廠等先進技術的應用，還需要構建統(tǒng)一的數(shù)字化信息平臺，實現(xiàn)多源數(shù)據的整合與分析，為智能決策提供有力支撐。
在高質量發(fā)展方面，配電網需要克服規(guī)劃化水平不足、標準化改造進程緩慢、運檢能力有限等制約因素。政府應出臺相關政策支持配電網的標準化改造與新技術應用，鼓勵技術創(chuàng)新與模式創(chuàng)新，推動配電網向更加高效、可靠、綠色的方向發(fā)展。同時，電網企業(yè)也應加強自身能力建設，提升運維管理水平和服務質量，滿足用戶對高質量電力的需求。通過多方合作，引導分布式新能源科學布局、有序開發(fā)、就近接入、就地消納。
