中國儲能網(wǎng)訊：配電網(wǎng)是聯(lián)系能源生產(chǎn)和消費(fèi)的關(guān)鍵樞紐，也是電網(wǎng)中關(guān)鍵的“最后一公里”。目前，配電網(wǎng)仍是我國電網(wǎng)中相對薄弱的環(huán)節(jié)，整體自動化率、供電可靠率、農(nóng)網(wǎng)與城網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性差距亟待改善。同時，在分布式電源以及新能源車等新型終端接入配電網(wǎng)、用戶與電網(wǎng)雙向互動加深的背景下，配電網(wǎng)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。綜合來看，筆者認(rèn)為，配電網(wǎng)將成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
配電網(wǎng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
當(dāng)前，我國配電網(wǎng)相對于主干網(wǎng)仍較薄弱。長久以來，我國電力系統(tǒng)存在“重‘發(fā)’、輕‘供’、不管‘用’”的發(fā)展慣性，導(dǎo)致配電網(wǎng)建設(shè)相對滯后。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，2011年以前，配電網(wǎng)投資僅占全國電網(wǎng)投資金額40%以下?！笆濉逼陂g，隨著全國新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程的大力推進(jìn)，配電網(wǎng)投資占比提升至近60%?！笆奈濉逼陂g，配電網(wǎng)投資仍然有所滯后，2020~2023年全國主網(wǎng)投資復(fù)合增速達(dá)到4%，而配電網(wǎng)投資復(fù)合增速僅有1.3%。與美國、歐洲等國家或地區(qū)相比，我國主干輸電網(wǎng)線路長度顯著高于其他地區(qū)，但配電網(wǎng)發(fā)展卻相對滯后。
配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展可期，未來相關(guān)領(lǐng)域投資空間廣闊。2024年2月，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2025年配電網(wǎng)具備5億千瓦左右分布式新能源、1200萬臺左右充電樁的接入能力，到2030年基本完成配電網(wǎng)柔性化、智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2024年10月，國家能源局印發(fā)《配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展行動實(shí)施方案（2024~2027年）》，進(jìn)一步要求各省市編制《配電網(wǎng)發(fā)展實(shí)施方案》。在國家政策指導(dǎo)下，筆者認(rèn)為，展望“十四五”末期以及“十五五”看，電網(wǎng)投資或?qū)⒅鸩较蚺渚W(wǎng)環(huán)節(jié)傾斜，著力提高配電網(wǎng)承載能力和智能化水平。
新型電力系統(tǒng)下配電網(wǎng)亟待重點(diǎn)發(fā)展
當(dāng)前，分布式光伏已成體量，在系統(tǒng)中滲透率不斷提升，但部分地區(qū)分布式光伏并網(wǎng)消納已出現(xiàn)瓶頸。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2024年上半年，分布式光伏滲透率達(dá)到51.6%，截至2024年6月底，分布式光伏累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到309.51吉瓦。與此同時，多地分布式光伏并網(wǎng)消納受限，例如2023年10月廣東省能源局發(fā)布《關(guān)于發(fā)布接網(wǎng)消納困難的縣（市、區(qū)）名單及低壓配網(wǎng)接網(wǎng)預(yù)警等級的公告》顯示，廣東到2023年11月已有11個縣沒有接網(wǎng)容量，13個縣接網(wǎng)容量小于50兆瓦；2023年12月，山東省能源局發(fā)布公告顯示，山東2024年136個縣中，低壓配網(wǎng)接網(wǎng)預(yù)警等級為“受限”和“一般”的縣分別有53個和43個，僅40個縣等級為“良好”。分布式光伏大量并網(wǎng)給配電網(wǎng)帶來的具體影響包括：
一是配電線路、變壓器局部地區(qū)過載。在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更為薄弱、設(shè)備水平相對落后的農(nóng)村電網(wǎng)，部分戶用光伏規(guī)?；_發(fā)已出現(xiàn)高峰時段光伏出力超過接入線路或配電變壓器額定能力的情況，引起配電線路、變壓器反向重過載問題，甚至?xí)龤гO(shè)備，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行及企業(yè)生產(chǎn)、居民生活用電安全。
二是電網(wǎng)調(diào)峰難度加大。低壓臺區(qū)的分布式光伏在監(jiān)控、預(yù)測方面仍存在“盲區(qū)”，給電網(wǎng)平衡帶來一定壓力。以美國加州為例，由于光伏電量不斷增長，導(dǎo)致白天電力凈需求減少，日落時急劇增加，短時間內(nèi)供需難以平衡，“鴨型曲線”已逐漸變?yōu)椤皪{谷型曲線”。山東棗莊市能源局印發(fā)《關(guān)于組織簽訂分布式光伏發(fā)用電合同補(bǔ)充協(xié)議的通知》，要求分布式光伏發(fā)電主體參與電網(wǎng)調(diào)峰，河北也在2023年春節(jié)期間首次將分布式光伏納入調(diào)峰范圍。
三是臺區(qū)電能質(zhì)量下降。分布式光伏大量并入配電網(wǎng)末端，光伏逆變器等電力電子設(shè)備對電網(wǎng)動態(tài)無功主動支撐能力弱，容易造成局部電壓越限、電壓波動加大、短路電流增大、供電可靠性降低等多種挑戰(zhàn)。光伏裝機(jī)滲透率高的臺區(qū)普遍存在首末端高電壓問題，部分臺區(qū)出現(xiàn)“白天電壓高、夜間電壓低”等電壓雙向越限現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量水平。
充電基礎(chǔ)設(shè)施帶來配電網(wǎng)改造需求
利好政策密集出臺，充電樁建設(shè)及配套配電網(wǎng)改造升級有待提速。近年來，國家密集出臺充電樁利好政策。2023年5月，國家發(fā)改委和國家能源局出臺《關(guān)于加快推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更好支持新能源汽車下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實(shí)施意見》，提出加快實(shí)現(xiàn)適宜使用新能源汽車的地區(qū)充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉(xiāng)鄉(xiāng)全覆蓋”，開展配套電網(wǎng)建設(shè)改造，增強(qiáng)農(nóng)村電網(wǎng)的支撐保障能力，到2030年前對實(shí)行兩部制電價(jià)的集中式充換電設(shè)施用電免收需量（容量）電費(fèi)，放寬電網(wǎng)企業(yè)相關(guān)配電網(wǎng)建設(shè)投資效率約束，全額納入輸配電價(jià)回收。電動汽車無序充電將對配電網(wǎng)的可靠性、電能質(zhì)量以及電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性帶來較大影響。新能源汽車的充電行為具有隨機(jī)性與無序性，導(dǎo)致原有電力系統(tǒng)出現(xiàn)“峰上加峰”現(xiàn)象，不利于電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，還會帶來電壓偏移、電壓諧波等一系列電能質(zhì)量問題。
高壓直流快充有望加速滲透，千億元配網(wǎng)改造投資空間亟待開啟。筆者認(rèn)為，在新車周期以及400伏平價(jià)催化下，800伏高壓快充車型憑借在補(bǔ)能效率、動力輸出、智能化體驗(yàn)上的優(yōu)勢有望迎來加速滲透。相較于傳統(tǒng)快充，高壓快充車型充電功率可達(dá)到 600千瓦以上，將加劇配電網(wǎng)負(fù)荷波動、影響電能質(zhì)量等問題，帶來配網(wǎng)側(cè)擴(kuò)容壓力。根據(jù)筆者初步測算，未來三年每年滿足新增充電需求對應(yīng)的配電網(wǎng)投資或?qū)⒏哌_(dá)800～1000億元，約占當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際年度投資的20%。
電氣化水平提升帶動居民用電負(fù)荷快速增長
近年來，居民用電快速增長，電氣化與數(shù)字化要求配電網(wǎng)發(fā)展成為滿足人民美好生活需要的智慧能源平臺。2024年10月，據(jù)國家能源局發(fā)布的全社會用電量等數(shù)據(jù)顯示，2024年1~9月，全國城鄉(xiāng)居民生活用電量11721億千瓦時，同比增長12.6%。隨著國家推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)與城鎮(zhèn)化步伐加快，人民生活水平與電氣化水平不斷提高，配電網(wǎng)的建強(qiáng)成為服務(wù)民生、緩解社會發(fā)展不平衡不充分問題的有效抓手。與此同時，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，電力系統(tǒng)也為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展和人民生活的智能化水平提升帶來無限動力與便利。作為系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”，配電網(wǎng)的數(shù)字化改造必然為滿足多元主體的接入、更加靈活的用能需求、更加市場化的交易機(jī)制及不斷更新迭代的商業(yè)模式提供最佳的物理和數(shù)字平臺。
配電網(wǎng)發(fā)展城鄉(xiāng)差距猶在，農(nóng)網(wǎng)供電服務(wù)短板有待補(bǔ)齊。當(dāng)前，配電網(wǎng)城鄉(xiāng)差距、區(qū)域差距依然顯著，電能質(zhì)量、供電服務(wù)參差不齊。根據(jù)國家能源局《2021年全國電力可靠性年度報(bào)告》，全國城市、農(nóng)村地區(qū)用戶平均停電時間相差 9.17 小時/戶，城市、農(nóng)村地區(qū)用戶平均停電頻率相差 2.21 次/戶；東北、西北地區(qū)省份城網(wǎng)供電可靠率低于江浙滬等東部發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)網(wǎng)水平，西藏、四川等省（區(qū)）仍存在一定縣域電網(wǎng)聯(lián)系薄弱問題。加快提升供電服務(wù)均等化水平，提高農(nóng)村地區(qū)政策性項(xiàng)目投資效率效益是目前亟待解決的一項(xiàng)重要問題。
配網(wǎng)改造，難點(diǎn)幾何？
資金方面，面對海量配電網(wǎng)改造升級需求，電網(wǎng)企業(yè)面臨一定投資壓力。配電網(wǎng)具有“點(diǎn)多、面廣、線長”的特點(diǎn)，這決定了其投資分散且效益難以顯現(xiàn)的本質(zhì)。輸配電價(jià)改革后，電網(wǎng)企業(yè)的盈利空間被鎖定，一定程度上限制了電網(wǎng)的投資能力。此外，當(dāng)前配網(wǎng)投資欠缺的農(nóng)網(wǎng)及偏遠(yuǎn)地區(qū)投資回報(bào)率不佳，仍然需要中央預(yù)算與地方預(yù)算資金支持。
改造空間方面，城市中心區(qū)、老舊小區(qū)的配電設(shè)備改造空間不足現(xiàn)象普遍存在。由于原有城市配電網(wǎng)規(guī)劃與市政基礎(chǔ)設(shè)施的整體布局建設(shè)不匹配等原因，在城市中心的密集區(qū)，新增設(shè)備布點(diǎn)、配電線路廊道十分困難。同時，電網(wǎng)建設(shè)從選址開工，到線路送出、電纜敷設(shè)，涉及多個主管部門和單位，審批環(huán)節(jié)較多、流程較長，因此在施工進(jìn)度和規(guī)劃執(zhí)行中，需要全面考慮以上因素可能帶來的影響。
管理機(jī)制方面，部分電力設(shè)備運(yùn)維權(quán)責(zé)不清、改造成本分?jǐn)偛磺逡约靶麄饕龑?dǎo)不到位等也是存量配網(wǎng)改造的堵點(diǎn)之一。長久以來，在我國配電網(wǎng)的末端，如商業(yè)綜合體、樓宇小區(qū)、交通場站等場景存在眾多轉(zhuǎn)供電主體，其所轄的配電網(wǎng)游離于電力行業(yè)的管理之外，導(dǎo)致在實(shí)際配網(wǎng)改造中存在權(quán)責(zé)劃分不清的問題。另外，在宣傳引導(dǎo)方面，部分居民存在對變電站輻射等方面的顧慮，也可能阻礙配電網(wǎng)改造升級工程的順利施工。
配網(wǎng)改造，路在何方？
筆者認(rèn)為，提高配電網(wǎng)承載能力需要重點(diǎn)解決三方面問題：一是解決變壓器容量不足問題，最直接的方式之一是進(jìn)行配網(wǎng)變壓器擴(kuò)容，此外亦可以通過配置配網(wǎng)側(cè)臺區(qū)儲能延緩配電網(wǎng)改造升級；二是提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量，可以通過優(yōu)化配網(wǎng)側(cè)新型電力電子設(shè)備或是配置臺區(qū)儲能進(jìn)行改善；三是提升配網(wǎng)智能化水平，這需要對現(xiàn)有配網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級，同時廣泛接入配網(wǎng)智能計(jì)量與終端，提升配電網(wǎng)可觀可測可調(diào)可控水平。
短期“分布式光伏匯流+配儲”方案可暫緩燃眉之急，長期配網(wǎng)規(guī)劃容量提升刻不容緩。當(dāng)前，多地電網(wǎng)低壓端承載力不足，分布式光伏開發(fā)容量受限、并網(wǎng)難、就近消納困難等問題顯現(xiàn)。筆者認(rèn)為，由于低壓側(cè)負(fù)荷形態(tài)與分布式光伏開發(fā)容量快速變化，電網(wǎng)臺區(qū)擴(kuò)容周期較長，可以通過“分布式光伏匯流+配儲”方案暫時緩解配網(wǎng)容量制約，促進(jìn)分布式光伏消納。建設(shè)臺區(qū)儲能可延緩臺區(qū)變電擴(kuò)容、促進(jìn)電能質(zhì)量改善、進(jìn)行低電壓治理、峰谷套利等，同時利用其移動性特點(diǎn)將其作為應(yīng)急電源。但長期來看，筆者認(rèn)為配電網(wǎng)發(fā)展仍然須提供合理規(guī)劃配變?nèi)萘浚C合提升配電網(wǎng)承載能力。
配電網(wǎng)接入海量分布式能源，可觀可測可控水平有待提升。大規(guī)模分布式電源以及充電樁、用戶側(cè)儲能接入配電網(wǎng)，打破了原有“源-網(wǎng)-荷”的互動模式，增加了配電網(wǎng)管控難度，原有傳統(tǒng)的配電自動化系統(tǒng)不再適用。2022年11月，新一代配電自動化系統(tǒng)在浙江海寧上線。系統(tǒng)將配網(wǎng)劃分為“變電站-線路-臺區(qū)”三個層級，可以根據(jù)每個層級電網(wǎng)的不同運(yùn)行狀態(tài)，自動對應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、快速自愈、自我平衡三種運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)一個平臺統(tǒng)籌調(diào)控配網(wǎng)海量資源，該套系統(tǒng)目前已接入光伏電站5659座和儲能電站5座。
源網(wǎng)荷儲、微電網(wǎng)就地消納分布式電源，有望開啟分散平衡模式。從電網(wǎng)角度看，微電網(wǎng)是系統(tǒng)內(nèi)的一個受控實(shí)體，按照電網(wǎng)規(guī)則運(yùn)行，基本不影響配電網(wǎng)的可靠性和安全性，是高滲透率分布式電源并網(wǎng)的解決方案之一，同時能夠參與備用、調(diào)峰、需求側(cè)響應(yīng)等雙向服務(wù)。從電力用戶角度講，微電網(wǎng)內(nèi)部具備電力供需自我平衡和黑啟動的能力，有利于改善供電可靠性，降低線損，避免大停電事故造成的供電中斷。隨著用戶側(cè)發(fā)用電設(shè)備的廣泛接入，采用源網(wǎng)荷儲一體化或微電網(wǎng)模式可以有效減輕公用配電網(wǎng)投資壓力，助力清潔能源消納。
思考與啟示
綜上，發(fā)展配電網(wǎng)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重點(diǎn)任務(wù)之一，除精準(zhǔn)有力的投資外，相關(guān)政策支持與數(shù)字化手段的應(yīng)用也必不可少。具體來看，需要在協(xié)調(diào)網(wǎng)源規(guī)劃、技術(shù)與商業(yè)模式創(chuàng)新、打造數(shù)字電網(wǎng)等方面協(xié)同發(fā)力。
首先，做好配電網(wǎng)整體發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌網(wǎng)源發(fā)展，同時將電網(wǎng)規(guī)劃納入城市整體規(guī)劃。配電網(wǎng)接入主體的數(shù)量和形態(tài)都在發(fā)生快速變化。為使配電網(wǎng)改造升級的投資具有一定經(jīng)濟(jì)性，可以提前對未來接入的分布式電源、新型負(fù)荷等進(jìn)行研判，充分預(yù)留增容空間。同時，將電網(wǎng)規(guī)劃方案納入城市總體規(guī)劃，提前預(yù)留發(fā)展空間。對于重點(diǎn)的存量配網(wǎng)改造升級和新型配網(wǎng)建設(shè)示范項(xiàng)目，政府應(yīng)在用電、核準(zhǔn)方面開通綠色通道，加快工程建設(shè)進(jìn)程。
其次，加強(qiáng)配電網(wǎng)技術(shù)科研創(chuàng)新，推動配電網(wǎng)領(lǐng)域商業(yè)模式創(chuàng)新。積極探索柔性直流配電網(wǎng)等前沿技術(shù)研究與應(yīng)用。鼓勵用戶側(cè)主體開展虛擬電廠、綜合能源等業(yè)務(wù)，增強(qiáng)市場活力，同時明確分布式電源參與電力市場的機(jī)制，為電力系統(tǒng)增加靈活性的同時，給用戶側(cè)主體提供增值服務(wù)。
最后，用好數(shù)字技術(shù)，打造智慧能源系統(tǒng)。一方面，利用好電信號與數(shù)字信息天然的耦合性，將接入配電網(wǎng)的各類新要素，根據(jù)接入電壓等級、規(guī)模容量、功能定位、服務(wù)對象等特性，通過數(shù)字鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)模擬和調(diào)控，解決電網(wǎng)自身安全問題的同時，形成可觀、可測、可用的負(fù)荷側(cè)資源；另一方面，利用好配電網(wǎng)的延伸性，與其他能源系統(tǒng)以及智慧交通、智慧家電、智慧園區(qū)、智慧農(nóng)業(yè)等實(shí)現(xiàn)多元協(xié)同，積極培育電、水、氣多表合一，變電站、分布式電站、數(shù)據(jù)中心多站融合的新模式新業(yè)態(tài)，打造物理世界與數(shù)字世界相融合的智慧能源系統(tǒng)。
