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摘 要:当前,我国正在加快构建新型电力系统,连续出 台了鼓励、引导分布式能源发展等相关政策,越来越多的 市场主体开始关注、投资分布式能源,分布式能源并网规 模呈现出日益增大的趋势。由此,地区配网运行的复杂度 和管控难度显著提升,对配网管理提出了更为精细化的工 作要求。为实现分布式能源的有序并网和高效利用,分布 式能源调控管理亟待规范化,以确保电网安全稳定运行。 针对分布式能源并网管理瓶颈,本文以广东电网为例,总 结了广东电网调控管理的创新做法,并提出了构建省地协 同的分布式能源调控管理体系的思路,以期为其他省份分 布式能源调控管理能力的提升提供参考借鉴。
党的二十大报告明确提出,“加快规划建设新型 能源体系”。新型能源体系的关键在于“新”,是在 新形势下对“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的 升华,并进一步突出不同能源品种特点和在新型能源 体系中的功能。规划建设新型能源体系要科学部署, 采取集中式能源和分布式能源并举的方式,因地制宜 地拓展“产消者”丰富应用场景,持续提升新型电力 系统的综合调节能力。
由于分布式能源仍处在发展阶段,国内外在概念 和名词术语的叙述和采用上均比较混乱。国家发改委 对分布式能源给出具体定义:即分布式能源是指距离 用户用电负荷较近,综合运用可再生能源,利用小型 设备向用户提供能源供应的新的能源利用方式。随着 地区分布式能源渗透率逐年提升,未来配电网有源化、用户产消化、服务多样化等变化,导致系统运行 控制的难度提升。本文以广东电网为例,围绕接入负 荷侧的分布式光伏再生能源及可调节负荷调控特性, 分析配电网管理面临的新技术、新形势与新要求,剖 析现有分布式能源在调控运行过程中存在的问题和挑 战,提出构建海量分布式能源调控管理体系的思路, 希望为推动新型电力系统的变革和发展提供参考。
一、分布式能源发展现状分析
(一)统观全局,国际国内分布式能源并网均面 临挑战
BP世界统计年鉴(2022版)数据显示,近年来, 以风电和光伏为代表的可再生能源持续强劲增长,在 全球总发电量中占比已达到13%,占以往两年全球发 电量增幅的一半以上(见图1)。同时,中国2021年 可再生能源发电量达到同比增长289.3GWh的创纪录水 平,在全球可再生能源发电增量中的占比超50%,位 居全球第一(见第158页图2)。其中,中国风电和光 伏发电量同比增加255GWh, 占全国可再生能源总发电 增量的88%(见第158页图3) ,成为全球风电和光伏 发电量增长的主要驱动力量。
国际能源署指出,到2040年全球将有超过1/4的电力来自风电和光伏发电。尽管各国的能源结构、市场环境、政策框架等发展因素存在差异,但分布式能源 对当地电力供应方式造成极大影响,均需要通过数字 技术提升及管理策略优化,最终支撑绿色低碳发展。
(二)展望未来,分布式能源发展前景一片向好
国家能源局数据资料显示,2022年我国分布式光 伏新增并网容量已超过集中式光伏电站。其中,广 东省分布式光伏并网容量同比增长63.47%,较2022 年全国分布式光伏并网容量增长水平约高出16个百 分点(见图4)。据中国科学院广州能源研究所能源 战略研究中心预测,未来分布式光伏市场潜力将超 过170GW,约可支撑全省10%的用电需求,预计未来 5-10年内分布式光伏将迎来井喷式发展。与此同时, 广东省能源局在《广东省推进能源高质量发展实施方 案(2023-2025年)》中明确提到,要加快需求响应 能力和新能源储备能力建设,支持用户侧储能、电动 汽车充换电基础设施、分布式发电等用户侧可调节 资源,负荷聚合商、虚拟电厂运营商等参与市场化 需求响应;做到灵活调节电源装机占比在2025年累积 提升0.2个百分点、新型储能规模在2025年累计提升以分布式光伏为主的分布式电源、以可控负荷及 用户侧储能为主的可调节资源等分布式能源将在多种 政策驱动下快速发展。在分布式能源大规模接入的情 况下,广东电网配网形态将会发生根本性变革,亟需 提升配网高承载、高互动、高自愈、高效能四大能 力,形成省地分布式能源协同调控模式。
二、广东电网分布式能源调控管理面临的挑战
在新型电力系统下,“分布式”与“大电网、大 电源”兼容并举,共同支撑系统安全稳定和高效运 行。在技术上,部分地区尚未实现分布式能源可观可 测可控,无法跟踪适应负荷波动,尚未在新型电力系 统中产生较好的支持作用。在管理上,分布式能源接 入会对电网的线路结构、潮流、继电保护、故障恢复 等产生不同程度的影响,冲击着地区配网一次、二次 管理模式及岗位职责分工,难以支撑分布式能源大规 模消纳[1]。
(一)资源配置精细化,技术基础有待提升
广东电网已完成10kV及以上分布式电源通过调度 数据网全部接入SCADA调度自动化系统,在调度端实 现“直采直送直控”。而380V(220V)分布式电源 并网后仍处于监测盲区,通过计量表计将数据上传至 用电信息采集系统,但由于尚未推行统一智能电表改 造,数据采集及分析功能受到限制。目前,部分地区 还未具备用电信息采集系统与调度系统的数据接口, 运行数据并未充分挖掘,直接影响分布式能源预测管 理精准度,难以支撑未来配网精细化调控需求,达到 地区电力资源优化配置目的。
(二)应用场景多样化,运行模式有待优化
新技术、新业态催生出多元市场主体,调控对象及特征愈加复杂,多级协调难度愈加困难,系统平衡 和安全问题突出。面向常规电源为主的计划调度模式 在解决用电负荷调配与电力接入上面临诸多掣肘。地 市级调度之间的联系较薄弱,不利于广域范围内源网 荷储友好互动,难以实现全省范围内的分布式能源大 规模消纳。同时,部门间协同配合能力有限,系统间 缺少有效的信息交互机制,无法做到对分布式能源 的精准可控,限制了分布式能源开拓多样化的应用场 景。因此,需要从管理视角切入,优化升级电网调控 运行模式,应对规模化、多元化分布式能源调控运行 业务场景需求。
(三)业务管理复杂化,人才配置有待完善
近年来,在现货市场连续结算运行、大规模新能 源并网接入等新业态影响下,方式专业业务量大幅增 长,对从业人员的要求进一步提高。 一方面,在地调 层面,近年来新增的新能源管理业务由调度员或者方 式专责承接,支撑现货运行的相关业务由运行方式专 责承接,工作量已趋向饱和。随着大规模分布式能源 并网接入和调控模式的调整,业务进一步增加,现有 组织架构、人力资源配置均将难以满足业务增加的需 求。另一方面,城市营商环境对办电、供电服务要求 变高,配网管理精细化管控、规范化服务要求进一步 提高,亟须开展一线人员技能培训,以提升从业人员 的岗位素质及业务能力。
三、分布式能源调控管理体系及其构建
综上,过去的分布式能源调控管理的做法已不足 以适应新形势发展要求。为加快分布式能源调控数字 化和智能化升级、支撑分布式能源有序发展和市场效 益最大化,必须从全局性视角出发,基于系统化管理 思维,构建适应新型电力系统的海量分布式能源调控 管理体系。
(一)明确目标,创造新动力
广东电网立足于新发展阶段,贯彻新发展理念, 自上而下推动分布式能源调控管理思维变革,已达成 省地管理共识,明确分布式能源调控目标。针对分布 式能源管控对象及业务场景特征,引导地调从供电设 备和大用户的传统管控思维向储能、微电网、虚拟电 厂等新兴主体的服务思维转变,做到服务方式精细 化。根据由“源随荷动”向“源网荷储”多元智能互 动转变的调控运行模式,调控业务通过分布式能源集 控模式实现源荷互动,充分发挥分布式能源灵活性与 可靠性的优势。基于数智技术与电力调控业务的深度 融合,实现分布式能源运行态势全透明,地区配网运 行更加安全、高效。通过梳理省地分工界面,落实分 布式能源调控管理职责,最终实现“全面可观、精准 可测、高度可控、安全可靠、柔性灵活”的总体管理 目标。
(二)紧扣要求,把控新动向
以技术、管理、服务三个维度突破原有的管理瓶 颈,提炼目标实现的工作要求,进一步梳理分布式能 源调控管理提升方向。在技术创新要求下,电力系统 将打通调度端与营销端的采集数据接口,通过“云边 协同”调度自动化技术架构,全方位提升对不同电压 等级的分布式能源实时状态采集、感知和处理的能 力,高效管理全链海量信息数据,实现数据安全、 精准分析和智能调控。在模式优化要求下,研究分布 式能源聚合调控与自主调控协同优化模式,解决供电 可靠性与调控经济性之间的矛盾问题,从而实现区域 内部分布式电源的最优控制和响应上级调控目标。在 服务导向驱动下,做好用户服务基础,引导用户积极 参与需求响应,做好市场运行基础,推动辅助服务市 场、现货市场持续完善,助力各类灵活调节性资源发 挥市场价值,实现分布式能源的高效转化和利用。
(三)固化机制,塑造新动能
基于内外部调控要求,从并网服务、协同调控、 效益评价和安全管理四个方面建立长效管理机制,形 成全局统一调度与省地协同治理模式,催生内生消纳 驱动力。
第一,构建并网服务机制,结合分布式光伏、虚 拟电厂等新业态管理特性,将技术标准、业务管理要 求固化至并网服务手册中,对通过不同电压等级并网 的分布式发电和可调节负荷开展差异化监测控制,实现调控运行全过程规范化、标准化,夯实分布式能源 调控运行基础[2]。
第二,构建协同调控机制,重点解决分布式能源 省地间、专业间的矛盾和协作问题。纵向上,规范省 地数智管控模式,推动数据分析、业务应用等模块开 发与落地,强化中调统筹决策能力和地调快速响应执 行能力;横向上,实现各专业的协同配合,梳理配网 调度、方式、保护等管理职能,从碎片化、被动式管 理向主动协同管理方向改善。
第三,构建效益评估机制,逐步引导多元用户参 与市场竞争。加快研究新业态发展商业模式。通过综 合评估虚拟电厂等可控负荷新业态的经济效益、社会 效益和环境效益,提高用户参与市场积极性。加快研 究市场监测体系,进一步规范主体参与市场行为,让 虚拟电厂、可中断负荷等用户侧优质资源充分释放更 多调控价值潜力。
第四,构建安全管理机制,将本质安全贯穿至分 布式能源调控管理全过程,充分响应安全评估、监测 预警、应急处置等各方面安全管控要求,为分布式能 源安全可靠接入电力系统和电力系统安全高效运行保 驾护航。
四、分布式能源调控管理创新的思路
从业务实际需求出发,广东电网厘清分布式能源 调控管理过程中业务与技术、业务与管理、业务与人 才的关系,制定清晰、具体的分布式能源调控管理实 施路径,全面提升分布式能源调控管理水平。
(一)业务与技术:夯实分布式能源调控管理基础
经现场工作调研后发现,分布式能源精细化调控 的基础是解决“调控业务如何与数智化技术进行深度 融合”。以分布式光伏为例,大部分地区存在低压配 网状态感知范围不足、调度端数据智能化应用程度不 高等问题,其原因在于,不同电压等级的运行数据难 以集中式管理、运行状态难以集中式展现、调度控制 难以集中式响应[3]。
进行技术攻关,解决分布式能源调控技术架构问 题:一方面,从配电台区接入方式改造、分布式储能技 术应用、台区终端与并网逆变器交互、部署AGC控制功 能、低压柔直互联技术应用等方面开展专题研究,提升 技术水平,实现对配网运行状态全景感知,解决盲调问 题;另一方面,合理安排和部署改造方案,制定统一的 规则和标准,保证终端设备改造和优化升级的进度,分批次、分阶段筑牢数字化技术基础。
深化数智应用,将技术要求映射至管理架构,实 现业务管理规范: 一方面,将“云边协同”数智技术 要求应用场景融入分布式能源集群调控模式中,通过 管控平台、业务应用、智能终端等系列数智设备建 设,实现提升调度运行全景感知与控制能力;另一方 面,持续优化分布式光伏和可调节负荷并网规范界 面,面向用户制定对应的并网服务手册,优化并网审 查、并网验收及运行等流程,确保在分布式能源用户 有序并网的同时做好用户管理。
(二)业务与管理:构建省地协同调控管理模式
分布式能源精细化调控管理的重要手段是解决 “省地管理如何梳理业务分工问题”。广东电网从全 省电力电量实时平衡角度出发,基于分布式能源集控趋 势,从协同模式、管控界面两个方面着手对省地调控管 理模式进行调整,最终实现分级管控、多元协同。
在协同模式方面,贯彻“中调统筹集控,地调柔 性自治”的分布式能源运行管理思路,通过分布式能 源管控平台,对省地调控业务承接关系进行优化。中 调作为统筹者,需要从技术和管理两个方面做好管控 工作。既要从纵向视角上做好地区有源配电网运行技 术与管理创新的顶层设计,避免地区重复建设,统一 数智基础建设;又要横向视角上厘清调度、方式、保 护、通信、自动化等专业协同关系,共同服务于分布 式能源调控场景[4] ,加强全省源网荷储协同运行管理 能力。地调作为执行者,需要有力承接中调下发的协 调控制需求或发用电指标,因地制宜地开展海量分布 式能源发电功率预测管理模式探索,高效、高质地完 成分布式能源并网监测、柔性可控、电能电质量检测 等工作,有效地降低管理压力和控制成本,实现对分 布式电源及可控资源的闭环控制。在管控界面方面, 根据协同模式的调整优化管控界面,实现从各管一段 的局部管理向省地间、专业间主动协同管理的方向转 变,达到业务协同整体最优解。在业务流程方面,明 确各管理层级、各专业部门管控职责和操作权限,将 省地协同模式固化到实际工作流程中,以调度自动化 技术支撑实现业务远程监控、设备管理及安全监测, 做到流程数字化、信息透明化、管控智能化。在业务 考核方面,通过制定核心指标考核等方式,严格要求 调控流程、管理指标、执行规范、风险管控等管理问 题,实现对分布式能源调控运行的精益化管理。
(三)业务与岗位:提高人才队伍综合素质能力
分布式能源精细化调控管理的落脚点是解决“人 才如何适配业务的问题”。重视对人才队伍的培养和 现有人员岗位素质能力的提升,以应对未来技术变革 和业务发展趋势。 一方面,开发一线从业人员对分布 式能源新业态模式、电力辅助服务业务场景理解等新 知识、新技术的课程和培训方案,提高一线人员对技 术问题的解决能力和综合素质;另一方面,对省地方 式专业的人才队伍进行合理配置和规划,根据分布式 能源调控管理需求和模式特点,明确各岗位职责和任 务,及时调整和完善核心业务及岗位的人员配置,确 保人员配备充足。
五、总结
新型电力系统建设已按下“加速键”,分布式能 源调控管理不能停留在“只并不控”阶段,否则可能 对地区配网运行安全性与供电可靠性带来直接威胁。 构建海量分布式能源调控管理体系是响应新型能源体系的内在要求,是适应新型电力系统建设的必然趋 势,是支撑电力市场改革的重要举措。广东电网为应 对未来分布式能源大规模接入带来的挑战,已从数智 技术基础建设、省地管理模式优化、关键业务人岗适 配等方面做出了探索性研究和实践,为全面开展分布 式能源省地调控模式优化工作提供了参考和借鉴。
参考文献
[1] 赖旬阳,盛跃峰,毛鸿飞,多能干.基于“三全”的有源配电 网调度管理提升实践[J].农电管理,2021(12):25-28.
[2] 余前勇,陈定辉.精益六西格玛在分布式能源并网全过程 管理的应用研究[J].科技创新与应用,2017(6):205-206.
[3] 王靖然.构建新型电力系统对省级电网调度的挑战及建 议[J].中国电业,2021(12):76-77.
[4] 林琳,刘博,林祺蓉,等.基于源网荷互动的分布式能源智 能化全过程管控体系研究[J].山东电力技术,2017.44 (5):47-50.
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