中國儲能網(wǎng)訊：與碳達峰、碳中和目標(biāo)相適配，以風(fēng)、光為代表的新能源在電力系統(tǒng)中的占比持續(xù)攀升，規(guī)模不斷擴大，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的先鋒力量。眾所周知，任何新生事物融入傳統(tǒng)業(yè)態(tài)，勢必經(jīng)歷過渡階段，需要磨合與適應(yīng)，在物理約束嚴格、復(fù)雜程度高的電力系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象更為突出。以風(fēng)、光為代表的新能源其本質(zhì)是不可調(diào)度的，會給系統(tǒng)帶來更多的隨機性、波動性，其物理特質(zhì)會導(dǎo)致系統(tǒng)慣量降低和無功支持不足。這種適配度不足產(chǎn)生的問題首先出現(xiàn)在電網(wǎng)的主網(wǎng)，而隨著分布式光伏的發(fā)展，其影響在配電網(wǎng)中也愈發(fā)突出。據(jù)預(yù)測，截至2024年底，中國分布式光伏裝機占比將超過光伏總裝機的43%，占所有電源總裝機的接近10%?？此啤靶 ⑸?、多、雜”的分布式光伏，已經(jīng)悄然間變得“舉足輕重”。與主網(wǎng)遇到的挑戰(zhàn)并不完全相同，分布式光伏給配電網(wǎng)帶來了電壓越界、反向過載、破壞繼保邏輯、引起主網(wǎng)震蕩等系列問題。分布式光伏的高速發(fā)展與配電網(wǎng)傳統(tǒng)的治理方式，在當(dāng)下這一歷史時點，已經(jīng)矛盾凸顯。
分布式光伏高速發(fā)展
倒逼配電網(wǎng)變革
目前分布式光伏發(fā)展的突出矛盾主要體現(xiàn)在兩個方面：其一是部分省份及地區(qū)宣稱電網(wǎng)承載能力不足，劃定所謂“紅區(qū)”，以限制分布式電源新增并網(wǎng)。其二是電力市場化改革正在加快推進，分布式光伏過去享受的固定的上網(wǎng)電價將逐漸轉(zhuǎn)向市場電價。無論是“量”還是“價”，分布式光伏都將失去所謂的“保障性”，行業(yè)發(fā)展情境正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。據(jù)不完全統(tǒng)計，2024年已超過450個縣分布式光伏容量“告急”，與此同時，投資端多家能源央國企也減緩或調(diào)整了分布式光伏的開發(fā)計劃。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“萬里長征”才剛起步。如果從更長的歷史視角來觀察目前行業(yè)的發(fā)展，“困境”反而蘊含“機遇”，分布式光伏也只是在經(jīng)歷“成長的煩惱”?；谕七M“雙碳”目標(biāo)的大局，目前的問題應(yīng)該予以重視，并應(yīng)由各方共同努力，合力解決。這些問題的解決并非配電網(wǎng)單方面滿足分布式光伏的接入要求，分布式光伏也要主動創(chuàng)新以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。二者應(yīng)相得益彰，協(xié)同共進，才能破解發(fā)展遇到的“困境”。
隨著分布式能源的發(fā)展，特別是其滲透率、穿透率的提升，配網(wǎng)“有源化”特征日益凸顯，分布式電源、新型儲能、虛擬電廠、智能微網(wǎng)等新業(yè)態(tài)不斷發(fā)展，配電網(wǎng)日益成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的“主戰(zhàn)場”。在我國傳統(tǒng)的五級調(diào)度體系中，配電處于最末端，一般歸屬縣調(diào)級別，由于其承擔(dān)的工作任務(wù)和歸屬層級較低，配電網(wǎng)長期以來缺乏自主能動性和創(chuàng)新性。配網(wǎng)的關(guān)注重點主要在于設(shè)備運維和可靠性保障，其規(guī)劃和運行并沒有考慮到如此大規(guī)模的新能源和儲能，現(xiàn)在的問題是“舊瓶裝不了新酒”，確需“先立后破”，有所改變。
從工程角度思考，對配電網(wǎng)進行改造升級必不可少。擴充變壓器和線路容量是最直接也是最常規(guī)的做法，但這同時也意味著巨大的投資和成本。相比之下，基于現(xiàn)有的配電網(wǎng)能力，提升管理水平，也許是更為先導(dǎo)、快捷且全社會成本最低的路徑。管理方式改善效果最為突出的就是優(yōu)化承載力的計算方法?；谪摵扇萘亢?20千伏變電站不能返送等基本條件，反算出一條動態(tài)的區(qū)域新能源承載力曲線是我國目前主要的承載力計算方法。這種方法很直接，但也相對保守，只考慮了安全穩(wěn)定，沒能兼顧更多新能源的發(fā)展。更為積極的態(tài)度是以保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定為前提，調(diào)整計算方式來盡量多地接納新能源。事實上，在國際上分布式能源滲透率、穿透率較高的國家和地區(qū)，都已遇到了類似的問題，“動態(tài)承載力”和“柔性接入”等方式值得我國參考借鑒?！皠討B(tài)承載力”是將傳統(tǒng)承載力的“一條直線”變成“時變曲線”的分析方法。分布式光伏對配電網(wǎng)的影響主要有以下三個方面：其一是電壓管理。日間光伏大發(fā)時，電壓可能過高而越限，夜間光伏不發(fā)時，電壓可能過低；其二是設(shè)備過熱管理。逆向潮流可能超過變壓器或線路能承載的容量；其三是對配網(wǎng)中的故障診斷和清除?；诖?，應(yīng)充分將電壓越界、反送過熱等因素作為共同約束，結(jié)合光伏時變出力，形成更為科學(xué)和真實的承載力“時變曲線”，根據(jù)一天內(nèi)不同的時間量化新能源容量，釋放新增并網(wǎng)空間。在“動態(tài)承載力”計算的基礎(chǔ)上，如果分布式能源可以以更具電網(wǎng)友好的“柔性接入”替代被動的“剛性接入”，靈活地降低部分時間出力，主動控功率，電網(wǎng)便將承擔(dān)更低的新能源尖峰，從而實現(xiàn)區(qū)域分布式能源的變相擴容。當(dāng)管理水平“軟實力”提升再也無法滿足新能源增長時，再啟動配電網(wǎng)設(shè)備改造，更具經(jīng)濟性。
除了接入端釋放容量，配電網(wǎng)的設(shè)計規(guī)劃也要進一步適應(yīng)新變化。傳統(tǒng)的“電從遠方來”，決定了配電網(wǎng)多呈現(xiàn)“樹狀拓撲”結(jié)構(gòu)，但隨著新形勢不斷演化，配電網(wǎng)的角色正經(jīng)歷從接收與分配電能的基礎(chǔ)功能，向深度集成源、網(wǎng)、荷、儲等多元要素并實現(xiàn)與輸電網(wǎng)高效互動耦合的智能型電力載體的轉(zhuǎn)變。各類型分布式能源資產(chǎn)增多，使得配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接的單一饋線“壓力”愈發(fā)增大。由“樹狀饋線”向網(wǎng)格化的轉(zhuǎn)變，正成為新型配電網(wǎng)規(guī)劃的可能發(fā)展方向。單純的網(wǎng)格化規(guī)劃，有利于分布式新能源的本地消納，并可有效減輕樹狀結(jié)構(gòu)單一饋線的過負荷壓力，但會增大投資。需要在此基礎(chǔ)上充分考慮負荷、各類型分布式能源的變化，通過線路及臺區(qū)間的轉(zhuǎn)供、串供、站內(nèi)聯(lián)絡(luò)等負荷轉(zhuǎn)供手段，響應(yīng)區(qū)域?qū)泳€路運行方式調(diào)整，實現(xiàn)不同電源點不同線路之間的靈活調(diào)整和功率互濟，在減少投資的情況下增強配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和自平衡恢復(fù)能力。其間，能量路由器等交直流混聯(lián)變換設(shè)備，在關(guān)鍵網(wǎng)格節(jié)點將有望發(fā)揮重要作用。
立足于分布式能源發(fā)展的視角，配電網(wǎng)的分層分區(qū)治理也至關(guān)重要。對于點狀的分布式能源，配電網(wǎng)應(yīng)從臺區(qū)、饋線、節(jié)點等不同角度，從上往下，層層分解技術(shù)邊界，進行有效的功率和電壓管控，實現(xiàn)每個點的本地優(yōu)先。在調(diào)度運行時，再聚合回節(jié)點、饋線、臺區(qū)，做到各個層級的互濟和消納。因配電網(wǎng)的時變和不可控因素較多，傳統(tǒng)的全參數(shù)全變量的建模方法可能并不完全適用，數(shù)據(jù)驅(qū)動和人工智能等先進技術(shù)將有可能應(yīng)用于復(fù)雜的配電網(wǎng)運行管控之中。
整合用戶側(cè)靈活性資源
重塑配網(wǎng)新形態(tài)
除了配電網(wǎng)外，各類型分布式能源資產(chǎn)自身發(fā)揮的作用也不容忽視。其中虛擬電廠因其數(shù)字化、輕資產(chǎn)、廣域聚合等特性，更為適合于分布式光伏的發(fā)展。事實上，分布式光伏發(fā)電主體正在逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴摂M電廠為代表的新型主體。以河北等省份為代表，推動分布式能源入市的相關(guān)政策陸續(xù)出臺，其中方式包括直接交易、價格接受者和以虛擬電廠等為主體的聚合交易。作為靈活性資源的有效組織方式，虛擬電廠在服務(wù)大電網(wǎng)上正在發(fā)揮作用。但是，相比于遠方的風(fēng)、光發(fā)電，虛擬電廠更應(yīng)為分布式光伏提供技術(shù)支撐和服務(wù)。虛擬電廠技術(shù)可以有效地將分布式光伏與工商業(yè)儲能、可調(diào)負荷等資源進行集中代理，聯(lián)合優(yōu)化運營，以交易技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)分布式光伏的提質(zhì)增效。針對電力市場風(fēng)險和電網(wǎng)友好互動要求，虛擬電廠聚合的分布式光伏更具有優(yōu)化空間和抗風(fēng)險能力。具體而言，光伏不可調(diào)度，但儲能可以充、放，負荷靈活性也可以挖掘，用儲能和負荷來協(xié)同分布式光伏，則可實現(xiàn)一體化的可調(diào)可控。光、儲等分布式能源資產(chǎn)一體化業(yè)務(wù)將以虛擬電廠主體的身份參與電力市場，更靈活地以買方或賣方身份參與電力交易，并適時參與到“隔墻售電”等創(chuàng)新性交易形式中，擴大分布式光伏發(fā)展空間。
對于配電網(wǎng)的電壓越限或者電流返送問題，配電側(cè)管理目前通常采用臺區(qū)或饋線拉閘限電等予以解決。配電管理至今尚無充分信任分布式電源的自主性。事實上，只有“源”與“網(wǎng)”互動，才能創(chuàng)造更有利于促進分布式能源發(fā)展的生態(tài)。以虛擬電廠或分布式能源管理系統(tǒng)等數(shù)字化方式整合的分布式資源，已具有自我監(jiān)測、調(diào)度、控制能力。配電網(wǎng)可以將目標(biāo)明確給到信任的聚合主體，并借由他們實現(xiàn)相應(yīng)的高效治理。以數(shù)字化聚合的用戶側(cè)分布式能源，可將自平衡作為重要目標(biāo)。在相同的配電臺區(qū)下，這樣的有效平衡將減少對配電網(wǎng)容量的占用，減少饋線壓力，增強韌性。聚合的分布式能源資產(chǎn)，從無序變?yōu)橛行?，將無計劃更新為有計劃，對配電網(wǎng)友好性大幅增加。有效整合起來的分散資源，將極大減少配電網(wǎng)的治理難度。事實上，配電網(wǎng)不需要“一管到底”，以平臺思維搭建生態(tài)反而更為高效。
但在實際發(fā)展過程中，虛擬電廠等類似主體與配電網(wǎng)的互動，存在很多現(xiàn)實障礙，缺乏明確的政策支持和可遵循的示范案例。具體而言，物理上，電網(wǎng)治理上分層分區(qū)和虛擬電廠打破地理維度的“聚沙成塔”，在電壓、潮流等約束下并不容易解耦；市場上，至今也沒有很好的電力市場交易品種或電價機制來支持虛擬電廠等主體參與和配電網(wǎng)相關(guān)的互動。
在分布式光伏的發(fā)展上，配電網(wǎng)是其依托，虛擬電廠是其組織形式。二者缺一不可，需要相向而行、正向耦合。政策層面，如何界定新型主體的責(zé)任，如何設(shè)計合理的價格機制，如何保障整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行等問題亟待進一步思考和理順。分布式光伏看似“小、散、多、雜”,實則可以“星火燎原”“聚沙成塔”、大有作為。各類型分布式能源資產(chǎn)構(gòu)建了國家能源供應(yīng)安全的“新基石”，更成為能源技術(shù)創(chuàng)新實踐的“廣闊場景”?？梢源_信，配電網(wǎng)和虛擬電廠的有效協(xié)同共進，必將有助于分布式光伏更為健康、有序、快速的發(fā)展。
