分布式智能電網(wǎng)的意義與內(nèi)涵
2022年4月26日，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第十一次會(huì)議提出：“發(fā)展分布式智能電網(wǎng)，建設(shè)一批新型綠色低碳能源基地，加快完善油氣管網(wǎng)。”
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那么分布式智能電網(wǎng)提出的意義與概念內(nèi)涵是什么？這里我們做一些民間解讀，供大家參考。
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分布式智能電網(wǎng)的提出背景
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在分析之前，我們需要注意到一個(gè)信息，那就是“分布式智能電網(wǎng)”提出的位置，是放在“一批綠色低碳能源基地”之前的，這背后的意義是非常重要的。
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綠色低碳能源基地，我們認(rèn)為主要是2021年國(guó)家提出的“9+5”建設(shè)方案，即：9大清潔能源基地，包括松遼、冀北、黃河上游、黃河幾字灣、新疆等；以及5大海上風(fēng)電基地，包括廣東、福建、浙江、江蘇、上海。
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那么為什么“分布式智能電網(wǎng)”的提法，要放到“綠色低碳能源基地”之前？
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其實(shí)是集中式清潔發(fā)電項(xiàng)目所面臨的根本矛盾所導(dǎo)致：即大電網(wǎng)的消納能力和消納水平，與全系統(tǒng)獲得成本之間的矛盾。
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所謂“全系統(tǒng)獲得成本”，即一度電從發(fā)端開始，安全、穩(wěn)定、可靠、按需地輸送到負(fù)荷末端，所需投入的全部成本之和。過去我們過于關(guān)注風(fēng)光發(fā)電的邊際成本降低，已經(jīng)低于火電的邊際發(fā)電成本，而且基地規(guī)模越大，邊際成本越低。
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但是對(duì)買單的終端用戶來說，關(guān)注的是全系統(tǒng)獲得成本，即在負(fù)荷側(cè)最末端獲得一度電，所需付出的成本。約等于“邊際發(fā)電成本+邊際輸配電成本+邊際用戶內(nèi)部成本”。
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消納能力是電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)容納能力，比如電網(wǎng)輸電能力、系統(tǒng)調(diào)節(jié)水平等；消納水平是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)容納能力，比如并網(wǎng)技術(shù)性能、調(diào)度運(yùn)行水平等。
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由于風(fēng)光資源的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，一方面需要建設(shè)遠(yuǎn)距離輸電線路（比如9大清潔能源基地）；另一方面需要配置大量調(diào)頻、調(diào)峰資源（儲(chǔ)能、靈活性火電、氣電、水電），使得邊際的輸配電成本大幅度抬高，導(dǎo)致在市場(chǎng)水平上體現(xiàn)出綠色電力的“全系統(tǒng)獲得成本”較高，反過來制約了集中式清潔能源的發(fā)展。
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而且應(yīng)該看到的是，對(duì)于已經(jīng)是復(fù)雜巨系統(tǒng)的“含特高壓的輸電網(wǎng)絡(luò)”來說，綠色發(fā)電容量的增長(zhǎng)，與解決制約的應(yīng)對(duì)成本，將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的非線性關(guān)系。
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所以我們認(rèn)為，風(fēng)光大基地的外部制約因素，已經(jīng)受到了決策層的高度重視，所以才以更靠前的位置，提出建設(shè)“分布式智能電網(wǎng)”的說法。
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分布式智能電網(wǎng)的核心意義
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而分布式能源則較好的適應(yīng)了這種情況，即在“最靠近負(fù)荷的地方，就近實(shí)現(xiàn)消納”。因?yàn)樽羁拷?fù)荷的地方，消納所受的制約最小（省去了邊際輸電價(jià)格，以及絕大多數(shù)的邊際配電價(jià)格），而零售價(jià)格最高，因此回報(bào)率最高。
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但是以分布式光伏為主的分布式清潔能源，同樣存在“間歇、波動(dòng)、隨機(jī)”的問題，而且還存在“高滲透率的分布式光伏、影響公共配電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行”的問題。所以需要在分布式這個(gè)層級(jí)上，形成更加自洽、更加智能、更加互動(dòng)的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)充”的新型配電系統(tǒng)，我們把這種新型配電系統(tǒng)理解為“分布式智能電網(wǎng)”。
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我們可以認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)“碳中和”，需要構(gòu)建以新型電力系統(tǒng)為核心的新型能源體系；在新型電力系統(tǒng)的架構(gòu)中，集中式清潔能源和分散式清潔能源將各自發(fā)揮重要作用。
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集中式清潔能源作為能源生產(chǎn)端，需要耦合到集中式、遠(yuǎn)距離、大型電力網(wǎng)絡(luò)中，形成集中式電力大系統(tǒng)，這是一種新型電力系統(tǒng)，也受到輸配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定邊界制約，而且越集中、發(fā)電容量越大，這種制約就越強(qiáng)烈，抬高了全系統(tǒng)獲得成本。
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另一種新型電力系統(tǒng)——分散式智能電網(wǎng)，由于其“小、快、靈”的特點(diǎn)，避免了對(duì)大電網(wǎng)的制約，甚至?xí)?duì)大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支撐，且過去的發(fā)展一直受到阻礙，但在未來的電力市場(chǎng)條件下，獲得更多發(fā)展機(jī)會(huì)，因此更加值得關(guān)注，甚至于要比集中式清潔能源基地更為重要。
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分布式智能電網(wǎng)的含義
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我們認(rèn)為，分布式智能電網(wǎng)的分布式，表現(xiàn)為三個(gè)層次的含義：
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層次一，大量接入分布式電源的智能電網(wǎng)
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這個(gè)大量接入的電網(wǎng)，可以是智能微電網(wǎng)，也可以是主動(dòng)式配電網(wǎng)，其核心特點(diǎn)是分布式電源，尤其是可再生的分布式能源占比很高，某些分布式智能電網(wǎng)甚至可以做到任何時(shí)段100%可再生分布式能源滲透（完全自治型微電網(wǎng)）。
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層次二，在物理空間上大量分散的智能電網(wǎng)
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在一個(gè)較大的區(qū)域（比如城域）內(nèi)，大量存在上述的分布式智能電網(wǎng)，這些智能電網(wǎng)之間存在水平協(xié)作（同一電壓等級(jí)）和垂直協(xié)作（不同電壓等級(jí)），形成更大范圍的分布式智能電網(wǎng)。
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層次三，在邏輯空間上匯集大量分散資源的智能電網(wǎng)
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這個(gè)分布式智能電網(wǎng)更接近高級(jí)版虛擬電廠（VPP 3.0）的概念，就是跨越不同管理邊界、不同產(chǎn)權(quán)邊界的各類配電網(wǎng)或者微電網(wǎng)，以“信息流+電流+控制流”三流合一的方式，將微電網(wǎng)或者各類可調(diào)度的分布式電力資源進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)邏輯上的“分布式智能電網(wǎng)”。
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分布式智能電網(wǎng)的物理內(nèi)涵
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那么分布式智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)有什么區(qū)別？從廣義的角度，我們認(rèn)為基本是一樣的，但是從狹義的角度，我們認(rèn)為存在側(cè)重點(diǎn)的一些細(xì)微差異。
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從配電網(wǎng)的電壓等級(jí)來看，大致可以分為四個(gè)層級(jí)：
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城市級(jí)的公共配電網(wǎng)（主要電壓等級(jí)在35kV以上）、園區(qū)級(jí)的公共配電網(wǎng)（主要電壓等級(jí)在10kV）、用戶側(cè)中壓配電系統(tǒng)（主要電壓等級(jí)在10kV）、用戶側(cè)低壓配電系統(tǒng)（主要電壓等級(jí)在0.4kV及以下）。
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就過去的項(xiàng)目總結(jié)來看，多數(shù)的微電網(wǎng)項(xiàng)目是以園區(qū)公共配電網(wǎng)為主，配置源網(wǎng)荷儲(chǔ)形成的，也有部分用戶私有的微電網(wǎng)系統(tǒng)，主要是10kV及以上的系統(tǒng)居多。但是分散式智能電網(wǎng)系統(tǒng)，我們認(rèn)為有兩點(diǎn)可能和過去的狹義微電網(wǎng)有差異：
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一、控制律的變遷
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從項(xiàng)目形式和關(guān)注重點(diǎn)來看，過去的微電網(wǎng)更多的是從電力系統(tǒng)的角度，強(qiáng)調(diào)分布式電源接入以后，微電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制運(yùn)行，并且以“離網(wǎng)”或者“并網(wǎng)”的方式運(yùn)行。從概念上、系統(tǒng)架構(gòu)和控制架構(gòu)上，更像是一個(gè)大電網(wǎng)的縮小版。
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但是我們認(rèn)為分散式智能電網(wǎng)，其側(cè)重點(diǎn)，在基安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，更多的關(guān)注經(jīng)濟(jì)性和互動(dòng)性，也就是在電力價(jià)格信號(hào)和綠色電力消納的多目標(biāo)下，如何最大限度的協(xié)調(diào)好負(fù)荷資源、儲(chǔ)能資源和分布式發(fā)電資源，實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的最優(yōu)互動(dòng)，其視角從“調(diào)度控制”，過渡到“互動(dòng)協(xié)同”，背后的系統(tǒng)控制律從“指令式”轉(zhuǎn)換到“協(xié)同式”、“自律式”、“自治式”，更多的體現(xiàn)分散特性。
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二、實(shí)現(xiàn)“配-用一體化”的新型配電系統(tǒng)
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分散式智能電網(wǎng)，需要更多的納入0.4kV以下的，大量分散式低壓側(cè)負(fù)荷資源（包括低壓側(cè)并網(wǎng)的分布式光伏資源），而且項(xiàng)目體量可能更為多樣化，不再是以較大規(guī)模的分布式能源項(xiàng)目為核心（MW級(jí)的光、儲(chǔ)項(xiàng)目）。
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所以分布式智能電網(wǎng)的另一個(gè)可能特點(diǎn)，就是打通“配-用”環(huán)節(jié)，將公共配電系統(tǒng)和用戶配電系統(tǒng)融合起來，從電力系統(tǒng)的角度它們本身就是一體的，只不過由于產(chǎn)權(quán)問題導(dǎo)致了人為的割裂。電網(wǎng)公司受制于管理邊界，用戶私有電力系統(tǒng)末端的負(fù)荷側(cè)資源并未得到充分的重視與開發(fā)，而分布式智能電網(wǎng)則需要突破這一點(diǎn)，形成“配-用一體化”的運(yùn)營(yíng)管理架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)。
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分布式智能電網(wǎng)的邏輯內(nèi)涵
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如果說分布式智能電網(wǎng)的物理內(nèi)涵，相較于微電網(wǎng)的區(qū)別還是比較牽強(qiáng)，那么其邏輯意義，我們認(rèn)為與微電網(wǎng)相比就存在較大的差異了。
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分布式的分布，不僅僅是空間上的分布，更重要的是在邏輯上的分布和聚合，產(chǎn)生出系統(tǒng)層面的更大價(jià)值。就像移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)并不是簡(jiǎn)單的“移動(dòng)中的互聯(lián)網(wǎng)”，而是通過聚合海量分散的C端用戶，產(chǎn)生UGC（User-generatedcontent），并形成Web2.0的商業(yè)價(jià)值。
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如果說微電網(wǎng)是縮小了的電網(wǎng)，那么它本質(zhì)上還是大電網(wǎng)的縮微版，那么分布式智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的新時(shí)代，參考Web2.0的UGC（用戶生產(chǎn)內(nèi)容），我們不妨理解為用戶生產(chǎn)能源UGE（User-generated Energy）。
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這個(gè)Energy，可以是分布式電力，也可以是柔性負(fù)荷，匯聚起來就是VPP的形態(tài)。因此，分布式智能電網(wǎng)的邏輯內(nèi)涵，是把分散在電力網(wǎng)絡(luò)各個(gè)地方的小微資源，以信息流的方式匯聚起來，形成邏輯資源池，以虛擬電廠的高階形態(tài)，參與到大電網(wǎng)的運(yùn)行中，并在電力市場(chǎng)中獲得相應(yīng)回報(bào)。
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總結(jié)
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作為一個(gè)新的概念，分布式智能電網(wǎng)的概念和內(nèi)涵，還有待進(jìn)一步的分析、探討和實(shí)踐，期待分布式智能電網(wǎng)在雙碳和電力市場(chǎng)化的驅(qū)使下，發(fā)展得更好。
豫公網(wǎng)安備 41010202002689號(hào)