輸配電網(wǎng)發(fā)展趨勢可預(yù)測的時代過去了，因而在電網(wǎng)升級規(guī)劃（資金支出）和停機維護（運營支出）方面產(chǎn)生了很大的壓力。光伏和風(fēng)電的大量增長再疊加上傳統(tǒng)機組的關(guān)停、負(fù)荷形式改變（比如來自電動汽車的負(fù)荷）使發(fā)展趨勢的可預(yù)測性更小。反過來，電網(wǎng)運營商就更難決定在哪里進行必要的電網(wǎng)升級（資金支出），以及需要哪些運營方面的變更以保證必要的停運點并實現(xiàn)他們承諾的預(yù)防性維護計劃（運行支出）。
今天很多輸配電網(wǎng)運營商都面臨這種挑戰(zhàn)。在最近的一次全球電網(wǎng)運營商的標(biāo)準(zhǔn)討論中，百分之七十的應(yīng)答者表示他們希望增加相關(guān)規(guī)定，比如短期內(nèi)頻繁取消停運以及停運可再生發(fā)電設(shè)施。這些運營商面臨的困難程度和他們所處市場中的可再生能源滲透率以及電網(wǎng)容量緊密相關(guān)（圖1）。耦合性高的電網(wǎng)通?？梢韵{更多的不可預(yù)知的可再生能源的接入；反之電網(wǎng)冗余度有限的地方，運營者面臨消納水平更低的挑戰(zhàn)。一些輸配電網(wǎng)運營商正在處在后者的困境中。
圖1 電網(wǎng)運營商面臨的挑戰(zhàn)主要由可再生能源吸納和電網(wǎng)容量驅(qū)動
變革的前沿，需要在很短的時間內(nèi)取消10~20%的停運率，或者冒險縮減可再生能源并承擔(dān)比預(yù)算更高的運行和維護成本。可再生能源發(fā)電的快速增長并不是影響這些結(jié)果的唯一驅(qū)動力，此外還包括設(shè)備老化、分布式發(fā)電、電動汽車滲透率的增加、以及電氣化的趨勢，比如電力取暖（特別是配電運營商）。
沒有放之四海而皆準(zhǔn)的解決方案
很多輸配電網(wǎng)運營商已經(jīng)嘗試了很多種不同的方案來解決這些挑戰(zhàn)。比如，一些電網(wǎng)運營商變對于停運的規(guī)劃和執(zhí)行變得更加靈活，其他則通過把運維工作改在夜里或者周末進行或者通過在電網(wǎng)升級和智能電網(wǎng)技術(shù)方面進一步投資來減少停運的持續(xù)時間。
運營商們需要通過使用一系列的衡量方法，尋求適當(dāng)微調(diào)的方式，以防止過度投資或者投資不足。過度投資是指電網(wǎng)運營商進行電網(wǎng)升級而不是使用可能更有效的運營方面的一些方法。投資不足則是指電網(wǎng)運營商不進行資金方面的投入，嘗試通過低資金密集度的方式解決問題，比如靈活的停運規(guī)劃，然而，這可能不夠，同時造成不能滿足需求或者減少供應(yīng)的風(fēng)險。
此外，電網(wǎng)的不同部分相應(yīng)的問題一般也不同，非常具體化（圖2）。對于電網(wǎng)的某些部分，進行升級并通過延長工作時間來減少停運的持續(xù)時間是必要的。然而，其他地區(qū)可能完全不會被影響到。在電網(wǎng)相關(guān)區(qū)域的客戶和能源商被反復(fù)影響從而進行抗議或采取公共行動之前，很難預(yù)測可能導(dǎo)致問題的關(guān)鍵設(shè)施在哪。
圖2 電網(wǎng)不同部分面臨的問題一般不同，需要因地制宜
給電網(wǎng)運營商的建議
電網(wǎng)運營商在進行大規(guī)模投資或者改變運營方式之前需要回答幾個問題：
需要為將來的哪些場景做出準(zhǔn)備？（比如，關(guān)于可再生能源滲透率，傳統(tǒng)機組關(guān)停以及負(fù)荷模式改變）。
這些場景對于電網(wǎng)有哪些影響，這可以被表達為衡量的規(guī)模和緊迫程度，比如保證停運率的能力，不能滿足地區(qū)需求的風(fēng)險以及減少供給的風(fēng)險。
哪些方法可以使影響最小化，需要花多少錢？
我們應(yīng)該怎樣組織起來進行反饋？
一些運營商發(fā)現(xiàn)建立并縮小可能的未來場景并以迭代的方式測試電網(wǎng)受到的不同“壓力”具有挑戰(zhàn)性。在一個正在經(jīng)歷巨大變化的產(chǎn)業(yè)中，能夠用心校正相關(guān)系統(tǒng)，使得人們和資源都能夠被激勵以達到目標(biāo)但又不會超出能承受的范圍具有很重要的意義。
先進的分析方法如何發(fā)揮作用
先進的分析方法可以通過幾個具有前瞻性的市場情景評估能源轉(zhuǎn)型對于電網(wǎng)的影響。
一個西歐的輸電系統(tǒng)運營商使用了前進的分析方法評估了一個中高壓電網(wǎng)。他的模型考慮了10000多個變量，包括所有的電網(wǎng)設(shè)備，電流以及未來的發(fā)電容量以及出力曲線，期望負(fù)荷分布及曲線。最終把外部事件的影響仿真到了設(shè)備級別，闡明了電網(wǎng)事故的風(fēng)險、潛在價值以及可能的解決方案。
這一方法在幾個方面補充了現(xiàn)有的電網(wǎng)發(fā)展模型。目前沒有建立必要的電網(wǎng)發(fā)展模型把電網(wǎng)發(fā)展和停運規(guī)劃連接起來。他們通常不測試多場景下的一攬子方案。最終，可以運行的未來場景被其的復(fù)雜性和現(xiàn)有的計算能力限制到4千萬次優(yōu)化。（表3）
這一問題可以在幾個月內(nèi)被辨識、解決方案定位并制定出解決路徑。
引入相關(guān)機構(gòu)以解決這些挑戰(zhàn)并爭取支持最初通常包括3步：
1.為頂尖管理和技術(shù)專家（比如系統(tǒng)運營專家以及停運規(guī)劃工程師）展示問題根本的情況和將被建模的未來場景。
2.一旦準(zhǔn)備階段得到同意，就在分析平臺上建立并運行相關(guān)模型。讓專家始終緊密地參與以證明產(chǎn)生的結(jié)果并保證與電網(wǎng)實際相符。
3.基于第二步發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)找出合適的解決方案。可以應(yīng)用這些模型以明確解決方案對于電網(wǎng)不同部分的影響，并制定一些列方案的最優(yōu)排序。找到一種簡單的方法共享發(fā)現(xiàn)并通知可能的選擇內(nèi)部的利益相關(guān)方是這一過程中最重要的一部分。
表3 先進的電網(wǎng)分析模型可以闡述很多未來場景的潛在影響
輸配電網(wǎng)運營商需要先進的分析能力，在能源領(lǐng)域快速變革的今天做出有效的戰(zhàn)略決策。同樣重要的是，他們需要這些能力來說服利益相關(guān)方—從監(jiān)管者到公眾再到他們自己的職員—投資和運營方式的改變對于為未來挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備都是必須的。
