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國家電網(wǎng)有限公司學習貫徹黨的二十屆三中全會精神暨2024年年中工作會議要求，“提高配電網(wǎng)可靠性和承載力，制定加快推進配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展實施方案，持續(xù)深化配電網(wǎng)建設改造三年行動”“深化數(shù)字化配電網(wǎng)綜合示范成果應用”。本刊記者圍繞配電網(wǎng)形態(tài)將發(fā)生怎樣的變化、如何進一步夯實配電網(wǎng)供電保障的技術基礎、如何增強配電網(wǎng)的靈活調(diào)控能力等方面采訪了中國電科院院士盛萬興。
《國家電網(wǎng)》：隨著新型電力系統(tǒng)建設的推進，配電網(wǎng)正逐步由單純接受、分配電能給客戶的電力網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變?yōu)樵淳W(wǎng)荷儲融合互動、與上級電網(wǎng)靈活耦合的電力網(wǎng)絡。配電網(wǎng)的形態(tài)還將發(fā)生什么變化？
盛萬興：隨著新型電力系統(tǒng)加快建設，大規(guī)模分布式電源、充電樁等客戶側設備接入電網(wǎng)，配電網(wǎng)成為連接能源生產(chǎn)和消費、電網(wǎng)和客戶雙向交互的終端平臺。配電網(wǎng)具有電能配送、源荷平衡、多能互補等核心功能，呈現(xiàn)出分布式電源、脈沖型負荷、電力電子設備高比例接入的特點，在數(shù)理上表現(xiàn)出電源、負荷、時空狀態(tài)不確定性的特征。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結構、運行工況、運營環(huán)境更加復雜，物理形態(tài)和功能形態(tài)等層面將發(fā)生深刻變化。
分布式新能源滲透率快速增加，配電網(wǎng)系統(tǒng)化、有源化趨勢明顯。以分布式光伏為例，其開發(fā)利用形式豐富多樣，屋頂光伏、農(nóng)光互補、漁光互補等方案因地制宜，能夠有效促進城鄉(xiāng)電網(wǎng)低碳轉(zhuǎn)型。截至6月底，全國分布式光伏裝機3億千瓦，約占煤電裝機25%，分布式光伏已成為中國光伏新增裝機的“主力軍”。配電網(wǎng)在物理形態(tài)上從傳統(tǒng)“無源”單向輻射網(wǎng)絡向“有源”雙向交互系統(tǒng)加速轉(zhuǎn)變。
海量分布式資源廣域分散接入，配電網(wǎng)向多能互補平臺轉(zhuǎn)變。截至6月底，全國新能源汽車保有量達2473萬輛，充電基礎設施達1024萬臺，客戶側儲能總功率70萬千瓦。未來配電網(wǎng)將滿足新能源汽車、數(shù)據(jù)中心、儲能等各類新型主體接入運行需求，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ａ抠Y源集聚、源荷高效協(xié)同的資源優(yōu)化配置平臺。
新興業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，供用能需求日益多元化、個性化和互動化。隨著新能源快速增長和電力市場化改革的不斷深入，虛擬電廠、負荷聚合商、零碳園區(qū)、綜合能源服務等新業(yè)態(tài)蓬勃興起，構建電網(wǎng)—客戶雙向互動、友好共生的供需協(xié)同體系上升為國家戰(zhàn)略需求。配電網(wǎng)加快演變?yōu)樾屡d業(yè)態(tài)交易運營的關鍵樞紐。
能源電力信息物理融合特征更加鮮明，信息技術支撐配電網(wǎng)安全高效運行作用更加凸顯?！按笤莆镆浦擎湣钡葦?shù)字技術在配電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運行、檢修等環(huán)節(jié)廣泛應用，驅(qū)動配電網(wǎng)生產(chǎn)管理、業(yè)務運營及服務模式發(fā)生根本性變革，數(shù)智化技術賦能賦效的潛力價值倍增。
《國家電網(wǎng)》：配電網(wǎng)作為重要的公共基礎設施，在保障電力供應、支撐經(jīng)濟社會發(fā)展、服務改善民生等方面發(fā)揮重要作用。人民群眾對供電服務質(zhì)量的期望值越來越高。如何進一步夯實配電網(wǎng)供電保障的技術基礎？
盛萬興：配電網(wǎng)直接服務城鄉(xiāng)客戶，肩負保障社會經(jīng)濟發(fā)展和改善人民生活水平的重要任務。經(jīng)過多年持續(xù)建設改造，我國配電網(wǎng)的供電服務能力和供電可靠性得到很大提升。但受經(jīng)濟發(fā)展水平和投資能力等影響，東、中、西部配電網(wǎng)的網(wǎng)架結構、設備基礎、供電可靠性等差異明顯，局部地區(qū)電網(wǎng)供電能力、站間轉(zhuǎn)供能力不足，季節(jié)性變壓器重滿載問題多發(fā)，鄉(xiāng)村地區(qū)抵御自然災害設防水平相對較低。為落實電力安全可靠供應任務，國家發(fā)展改革委、能源局印發(fā)的《關于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》強調(diào)，全面提升供電保障能力，提高裝備能效和智能化水平，強化應急保障能力建設。一是加快推進城中村配電網(wǎng)改造、農(nóng)村電網(wǎng)鞏固提升，科學補強薄弱環(huán)節(jié)。二是加快老舊和高耗能設備設施更新改造，進一步拓展網(wǎng)絡通信、大數(shù)據(jù)、自動控制等技術的應用范圍，提高電網(wǎng)感知控制能力。三是合理提高核心區(qū)域和重要客戶的相關線路、變電站建設標準，差異化提高局部規(guī)劃設計和災害防控標準，提升電網(wǎng)綜合防災能力。
為進一步夯實供電保障的技術基礎，需要聚焦配電網(wǎng)網(wǎng)架結構安全、電力設備可靠、應急保障提升等關鍵方向。突破配電網(wǎng)薄弱區(qū)段精準辨識技術，統(tǒng)籌配電網(wǎng)容量、建設標準與抗災減災要求的適應性，系統(tǒng)分析評估現(xiàn)有配電網(wǎng)網(wǎng)架結構對配電網(wǎng)承載能力的影響，統(tǒng)籌考慮城鄉(xiāng)配電網(wǎng)差異化供電需求，因地制宜應用網(wǎng)架改造、儲能布局等方案，提升配電網(wǎng)保供電能力；深化以可靠性為中心的配電設備精益化管理支撐技術研究，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等在配電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值挖掘方面的技術優(yōu)勢，提升配電網(wǎng)設備狀態(tài)智能感知、運行監(jiān)測分析能力；建立氣象預報—電網(wǎng)管控聯(lián)動體系，推進應急移動電源和供電搶修裝備的研發(fā)應用，提升災害、故障等場景下配電網(wǎng)的韌性水平，增強配電網(wǎng)在故障保護和快速復電方面的綜合應急能力，強化極端惡劣天氣安全保供保障技術措施，支撐配電網(wǎng)安全可靠運行。
《國家電網(wǎng)》：近年來能源轉(zhuǎn)型速度不斷加快，分布式電源滲透率、新能源汽車消費比例和電能占終端消費的比重不斷提高。新能源發(fā)展對配電網(wǎng)承載力提升提出了更高要求，如何應對？
盛萬興：“雙碳”目標下，高比例分布式新能源和規(guī)模化充電設施接入已成為配電網(wǎng)發(fā)展變化的鮮明標志。然而，分布式電源裝機在部分地區(qū)已超出負荷消納水平，帶來設備反向重過載、電壓越限、功率越級反送等承載力問題；新能源汽車快充等新型負荷單體功率較大，造成局部短時大功率沖擊。為滿足海量分布式資源接入配電網(wǎng)的需求，應堅持系統(tǒng)思維、問題導向，精準評估配電網(wǎng)綜合承載能力，推動分布式能源科學布局、有序開發(fā)、就近接入、就地消納；開展充電負荷密度分析，引導充電設施科學合理接入中低壓配電網(wǎng)；結合源網(wǎng)荷儲運行特性和協(xié)同互動需要，優(yōu)化新型儲能配置建設。
在此基礎上，需要重點探索支撐承載力提升的技術創(chuàng)新，推動分布式新能源發(fā)展從“量變”到“質(zhì)變”。例如，通過數(shù)智化引領賦能配電網(wǎng)承載能力提升，更好適應參與主體多元化、電網(wǎng)形態(tài)復雜化、運行方式多樣化等發(fā)展趨勢。利用先進的數(shù)字傳感、物聯(lián)技術，支撐配電網(wǎng)各類測控對象的隨需接入；通過人工智能等技術與電網(wǎng)運行業(yè)務深度融合，實現(xiàn)對配電網(wǎng)全環(huán)節(jié)海量可調(diào)節(jié)分散資源的協(xié)調(diào)控制；通過數(shù)智化基礎設施搭建電網(wǎng)—客戶協(xié)同互動體系，為社會化分散的清潔能源發(fā)電單元尋找參與電力生產(chǎn)的最佳時機和最大出力，從而適應產(chǎn)—消關系深刻變化要求，提升各類分布式能源參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的積極性。
《國家電網(wǎng)》：隨著分布式可再生能源、新型儲能、新能源汽車等新要素的大規(guī)模接入，電網(wǎng)調(diào)峰難度增大，電網(wǎng)運行風險增加，對配電網(wǎng)靈活性提出了更高要求。如何進一步推動電網(wǎng)和客戶互動協(xié)同技術創(chuàng)新，增強配電網(wǎng)的靈活調(diào)控能力？
盛萬興：實現(xiàn)配電網(wǎng)和客戶互動協(xié)同，既有客觀需求，又有內(nèi)在復雜性。例如，配電網(wǎng)參與利益主體多、新興業(yè)態(tài)多，需要面向各類市場主體搭建開放共享平臺、制定公平準入標準、提供普惠服務，探索構建權責對等、地位平等的市場機制，通過商業(yè)模式創(chuàng)新激發(fā)各方活力。從技術創(chuàng)新層面來看，國際上普遍認為，突破電網(wǎng)和客戶資源協(xié)同互操作技術，是實現(xiàn)海量分布式發(fā)電、充電等“長尾”資源最優(yōu)管控和協(xié)同互動的關鍵。
我國在“十四五”首批國家重點研發(fā)計劃“儲能與智能電網(wǎng)技術”專項中設立了項目“配電網(wǎng)業(yè)務資源協(xié)同及互操作關鍵技術”。在該項目支持下，我?guī)ьI團隊重點圍繞信息互操作、設備靈活接入、業(yè)務高效協(xié)同三大技術開展攻關，突破新能源、電網(wǎng)、負荷數(shù)據(jù)共享機制與安全交互方法，實現(xiàn)跨業(yè)務、跨應用、跨角色的信息互操作；突破終端設備統(tǒng)一信息模型及安全接入機制，實現(xiàn)設備即插即用；突破多業(yè)務資源并發(fā)優(yōu)化調(diào)控與安全防護關鍵技術，實現(xiàn)供用電資源高效協(xié)同與靈活互動。通過創(chuàng)新攻堅，團隊攻克了一系列具有自主知識產(chǎn)權的核心技術，建立了跨域跨應用的配電網(wǎng)信息互操作理論體系，構建了面向電網(wǎng)關鍵環(huán)節(jié)的“設備—數(shù)據(jù)—業(yè)務”信息物理融合模型。團隊開發(fā)了系列化軟件定義智能終端與動態(tài)可伸縮的分布式物聯(lián)管理平臺，建設青島、福州兩個十萬量級終端接入規(guī)模的電力系統(tǒng)供需協(xié)同互動示范區(qū)，構建“物理—信息—業(yè)務—模式—生態(tài)”典型協(xié)同場景，實現(xiàn)分布式電源、充電樁100%可接入、能協(xié)同，滿足電網(wǎng)對海量客戶側設備接入數(shù)據(jù)共享與靈活管控需求，大幅提升配電網(wǎng)安全可靠供電能力、運行效率與服務質(zhì)量。
《國家電網(wǎng)》：當前，國家提出要加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，推動實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟融合，實現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力加快發(fā)展。配電網(wǎng)既要面對日益多元化、個性化和互動化的客戶需求，也要應對支撐主配微網(wǎng)多級協(xié)同、推動能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。如何進一步提升配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化技術水平，實現(xiàn)多方共贏？
盛萬興：實現(xiàn)“雙碳”目標，能源轉(zhuǎn)型與數(shù)字轉(zhuǎn)型勢在必行、相融并進。為系統(tǒng)性探索配電網(wǎng)數(shù)智化技術在支撐實現(xiàn)“雙碳”目標等方面發(fā)揮的作用，創(chuàng)新信息—物理深度融合的技術路線，我依托國家自然科學企業(yè)聯(lián)合基金重大項目“新型配電系統(tǒng)形態(tài)演化與安全高效運行的基礎理論及方法”、中國科學院學部咨詢評議項目“‘雙碳’目標驅(qū)動能源電力系統(tǒng)數(shù)字轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略研究”等，提出了設備級與系統(tǒng)級“兩支撐”、通信與信息安全“兩保障”的數(shù)智化技術發(fā)展路線。
在設備級支撐層面，通過先進電子材料與裝備技術，支撐建設高比例電力電子化配電網(wǎng)，實現(xiàn)客戶設備的靈活接入、設備狀態(tài)實時精準感知與高效控制。在系統(tǒng)級支撐層面，通過“云大物移智鏈”等信息技術，支撐建設數(shù)據(jù)驅(qū)動型配電網(wǎng)，實現(xiàn)配用電資源智能化管控指揮與互動服務。在通信保障層面，構建天地一體化的通信網(wǎng)絡，滿足配電網(wǎng)本地、區(qū)域和廣域通信需求。在信息安全保障層面，構建“設備—通信—主站”梯級信息安全防護體系，保障配電網(wǎng)設備—通道—主站全環(huán)節(jié)信息安全。
其中，在設備級數(shù)智化技術應用層面，重點突破新材料與元器件、芯片、電子技術以及裝備技術等。例如，攻關寬禁帶高效率半導體材料與元器件技術，實現(xiàn)高頻功率轉(zhuǎn)換、低開關損耗與大電流密度的功率變換；研制電力電子設備與信息物理融合裝備，實現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換與存儲、快速控制保護與智能化能量路由。在系統(tǒng)級數(shù)智化技術應用層面，聚焦數(shù)據(jù)采集與建模、自動控制、大數(shù)據(jù)/云計算/區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、人工智能等。例如，突破“群內(nèi)自治—群間協(xié)同—輸配協(xié)調(diào)”集群自動控制技術體系，實現(xiàn)分層分區(qū)協(xié)同管控；發(fā)展統(tǒng)籌分布式源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)資源的大數(shù)據(jù)/云計算/區(qū)塊鏈技術，支撐全場景態(tài)勢感知與信息交互；攻關配電設備智能運檢與自動仿真人工智能技術，實現(xiàn)“信息—物理—人在回路”智能化轉(zhuǎn)型。
通過數(shù)智化技術創(chuàng)新和應用，將有力推動傳統(tǒng)配電網(wǎng)升級換代，實現(xiàn)政府、電網(wǎng)、客戶多方共贏。對政府而言，數(shù)智化配電網(wǎng)將促進關鍵基礎設施升級，實現(xiàn)電、熱、冷、氣等多種能源協(xié)同互濟，提升能源系統(tǒng)的整體利用效率，支撐經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。對電網(wǎng)而言，通過物理系統(tǒng)與數(shù)智基礎設施融合發(fā)展，能夠支撐多元化源荷靈活接入，促進高滲透率分布式清潔能源就地消納，實現(xiàn)電網(wǎng)價值挖掘、平臺業(yè)務拓展和品牌信譽提升。對客戶而言，依托數(shù)智化技術形成電網(wǎng)和客戶的雙向互動平臺，可以拓展微電網(wǎng)、儲能、虛擬電廠等開放共享的市場化新業(yè)態(tài)，提供優(yōu)質(zhì)的綜合能源服務、新能源汽車服務，提升民生供電保障能力，滿足多元化、互動化、個性化的用能需求。
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