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國家電網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，“提高配電網可靠性和承載力，制定加快推進配電網高質量發(fā)展實施方案，持續(xù)深化配電網建設改造三年行動”“深化數字化配電網綜合示范成果應用”。本刊記者圍繞配電網形態(tài)將發(fā)生怎樣的變化、如何進一步夯實配電網供電保障的技術基礎、如何增強配電網的靈活調控能力等方面采訪了中國電科院院士盛萬興。
《國家電網》：隨著新型電力系統(tǒng)建設的推進，配電網正逐步由單純接受、分配電能給客戶的電力網絡轉變?yōu)樵淳W荷儲融合互動、與上級電網靈活耦合的電力網絡。配電網的形態(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，配電網成為連接能源生產和消費、電網和客戶雙向交互的終端平臺。配電網具有電能配送、源荷平衡、多能互補等核心功能，呈現出分布式電源、脈沖型負荷、電力電子設備高比例接入的特點，在數理上表現出電源、負荷、時空狀態(tài)不確定性的特征。配電網的網絡結構、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)電網低碳轉型。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”。配電網在物理形態(tài)上從傳統(tǒng)“無源”單向輻射網絡向“有源”雙向交互系統(tǒng)加速轉變。
海量分布式資源廣域分散接入，配電網向多能互補平臺轉變。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。未來配電網將滿足新能源汽車、數據中心、儲能等各類新型主體接入運行需求，逐步轉變?yōu)楹Ａ抠Y源集聚、源荷高效協同的資源優(yōu)化配置平臺。
新興業(yè)態(tài)不斷涌現，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—客戶雙向互動、友好共生的供需協同體系上升為國家戰(zhàn)略需求。配電網加快演變?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安全高效運行作用更加凸顯?！按笤莆镆浦擎湣钡葦底旨夹g在配電網規(guī)劃、建設、運行、檢修等環(huán)節(jié)廣泛應用，驅動配電網生產管理、業(yè)務運營及服務模式發(fā)生根本性變革，數智化技術賦能賦效的潛力價值倍增。
《國家電網》：配電網作為重要的公共基礎設施，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)揮重要作用。人民群眾對供電服務質量的期望值越來越高。如何進一步夯實配電網供電保障的技術基礎？
盛萬興：配電網直接服務城鄉(xiāng)客戶，肩負保障社會經濟發(fā)展和改善人民生活水平的重要任務。經過多年持續(xù)建設改造，我國配電網的供電服務能力和供電可靠性得到很大提升。但受經濟發(fā)展水平和投資能力等影響，東、中、西部配電網的網架結構、設備基礎、供電可靠性等差異明顯，局部地區(qū)電網供電能力、站間轉供能力不足，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高質量發(fā)展的指導意見》強調，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改造、農村電網鞏固提升，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，進一步拓展網絡通信、大數據、自動控制等技術的應用范圍，提高電網感知控制能力。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，需要聚焦配電網網架結構安全、電力設備可靠、應急保障提升等關鍵方向。突破配電網薄弱區(qū)段精準辨識技術，統(tǒng)籌配電網容量、建設標準與抗災減災要求的適應性，系統(tǒng)分析評估現有配電網網架結構對配電網承載能力的影響，統(tǒng)籌考慮城鄉(xiāng)配電網差異化供電需求，因地制宜應用網架改造、儲能布局等方案，提升配電網保供電能力；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)揮大數據、人工智能、區(qū)塊鏈等在配電網數據價值挖掘方面的技術優(yōu)勢，提升配電網設備狀態(tài)智能感知、運行監(jiān)測分析能力；建立氣象預報—電網管控聯動體系，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的韌性水平，增強配電網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，支撐配電網安全可靠運行。
《國家電網》：近年來能源轉型速度不斷加快，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)?；潆娫O施接入已成為配電網發(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的需求，應堅持系統(tǒng)思維、問題導向，精準評估配電網綜合承載能力，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；結合源網荷儲運行特性和協同互動需要，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“質變”。例如，通過數智化引領賦能配電網承載能力提升，更好適應參與主體多元化、電網形態(tài)復雜化、運行方式多樣化等發(fā)展趨勢。利用先進的數字傳感、物聯技術，支撐配電網各類測控對象的隨需接入；通過人工智能等技術與電網運行業(yè)務深度融合，實現對配電網全環(huán)節(jié)海量可調節(jié)分散資源的協調控制；通過數智化基礎設施搭建電網—客戶協同互動體系，為社會化分散的清潔能源發(fā)電單元尋找參與電力生產的最佳時機和最大出力，從而適應產—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)調節(jié)的積極性。
《國家電網》：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，電網調峰難度增大，電網運行風險增加，對配電網靈活性提出了更高要求。如何進一步推動電網和客戶互動協同技術創(chuàng)新，增強配電網的靈活調控能力？
盛萬興：實現配電網和客戶互動協同，既有客觀需求，又有內在復雜性。例如，配電網參與利益主體多、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，突破電網和客戶資源協同互操作技術，是實現海量分布式發(fā)電、充電等“長尾”資源最優(yōu)管控和協同互動的關鍵。
我國在“十四五”首批國家重點研發(fā)計劃“儲能與智能電網技術”專項中設立了項目“配電網業(yè)務資源協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)務高效協同三大技術開展攻關，突破新能源、電網、負荷數據共享機制與安全交互方法，實現跨業(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，實現設備即插即用；突破多業(yè)務資源并發(fā)優(yōu)化調控與安全防護關鍵技術，實現供用電資源高效協同與靈活互動。通過創(chuàng)新攻堅，團隊攻克了一系列具有自主知識產權的核心技術，建立了跨域跨應用的配電網信息互操作理論體系，構建了面向電網關鍵環(huán)節(jié)的“設備—數據—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)供需協同互動示范區(qū)，構建“物理—信息—業(yè)務—模式—生態(tài)”典型協同場景，實現分布式電源、充電樁100%可接入、能協同，滿足電網對海量客戶側設備接入數據共享與靈活管控需求，大幅提升配電網安全可靠供電能力、運行效率與服務質量。
《國家電網》：當前，國家提出要加快發(fā)展數字經濟，推動實體經濟和數字經濟融合，實現新質生產力加快發(fā)展。配電網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多級協同、推動能源轉型的挑戰(zhàn)。如何進一步提升配電網數字化、智能化技術水平，實現多方共贏？
盛萬興：實現“雙碳”目標，能源轉型與數字轉型勢在必行、相融并進。為系統(tǒng)性探索配電網數智化技術在支撐實現“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’目標驅動能源電力系統(tǒng)數字轉型發(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，實現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，支撐建設數據驅動型配電網，實現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絡，滿足配電網本地、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，保障配電網設備—通道—主站全環(huán)節(jié)信息安全。
其中，在設備級數智化技術應用層面，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，實現高頻功率轉換、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，實現高效電能轉換與存儲、快速控制保護與智能化能量路由。在系統(tǒng)級數智化技術應用層面，聚焦數據采集與建模、自動控制、大數據/云計算/區(qū)塊鏈、物聯網、移動通信、人工智能等。例如，突破“群內自治—群間協同—輸配協調”集群自動控制技術體系，實現分層分區(qū)協同管控；發(fā)展統(tǒng)籌分布式源網荷儲各環(huán)節(jié)數據資源的大數據/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“信息—物理—人在回路”智能化轉型。
通過數智化技術創(chuàng)新和應用，將有力推動傳統(tǒng)配電網升級換代，實現政府、電網、客戶多方共贏。對政府而言，數智化配電網將促進關鍵基礎設施升級，實現電、熱、冷、氣等多種能源協同互濟，提升能源系統(tǒng)的整體利用效率，支撐經濟社會高質量發(fā)展。對電網而言，通過物理系統(tǒng)與數智基礎設施融合發(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，實現電網價值挖掘、平臺業(yè)務拓展和品牌信譽提升。對客戶而言，依托數智化技術形成電網和客戶的雙向互動平臺，可以拓展微電網、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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