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配电网的一些新的挑战,主要体现为四个方面。
第一,以前配电网从变电站出来的电到用户是单向的,现在分布式电源发电会带来电流的反向流动,造成很大的不确定性。以前的电从电厂出来之后,就从高电压输电网、变电站到配电网。但是现在不一样,因为这个分布式电源大量接入,电源有很多类型,有光伏的、小燃气压缩机的,还有储能电池的。未来如果电动车真的大规模应用,单个车的容量可能很小,但是如果这个城市里面的车都变成大规模行驶的电动车,如果是电动车的电池还可以反向给电网供电的话,也会带来电流的反向流动,电网有一个最基本的术语叫“潮流”,就是电网的功率流动方向。这个潮流的方向流动给电网带来第一个不确定性是源网双端都不确定。本来电力公司一般发展都有一个很好的发电计划,有一个运行方式,传统的按照明天预测运行。但是现在情况不一样,潮流会带来很大不确定性,调度员的运行方式安排里面,他可能不太确定明天如何安排电网触力和如何安排用户的平衡,这个还是我们国家统一调度的方式带来的问题。如果是市场化的话,不管是发电商的报价还是售电商、购电商和用户报价,这个不确定性带来的问题是巨大的,因为明天我不知道供求关系是怎么回事,就跟做股票一样,如果预测不准的话,明天投资可能就惨了,会产生很多问题。所以潮流双向流动带来不确定性。
第二就是负荷双重角色导致配网调控能力不足。所谓的负荷就是消耗能源的,现在不一样,风力发电以后,储能应用于很多家庭为主体的一个用电单元,他可能在不需要用电的时候可以把电送上去,可以通过光伏储存。还有电动车,如果说这两天不外出,这个电池在低谷充,高峰可以放出去,符合双重角色,就是专门的术语叫Prosumer,Prosumer就是Product加上Consumer这两个词,既是生产者又是消费者,所以这个双重角色也给配电网控制带来很多问题。
第三个问题是分布式电源的大量投入引起配网侧备用能力配置问题,这也是电网公司非常关心的。从事电网工作的人员都知道电网要留多少备用容量,比如做规划的时候变压器选多大容量,供电线路的电缆要选多粗,这个线的大小都跟投资有关。留的容量很大,利用率较低,就会造成浪费,所以这个给电网规划带来的难题,给电力公司本身带来很大的压力。举一个例子,就是上海世博会的时候,世博会当时很多馆甚至是零碳馆,我去参观过英国馆,它可以里面自己供电,不要外面供电的。还有很多场馆空调用的是燃气空调,没有用电空调。但是我们之前做负荷预测的没有考虑这个问题,这个场馆这么大,如果按照常规的负荷预测就会造成很大的浪费。备用能力到底有多大,要保证电网不能停电,用户发电是不管的,电力公司要满足全网社会公司的供电可靠性要求,但是电力公司的经济性如何保证呢?
第四个方面是配网设备利用率比较低带来的资源浪费。这个是前几年中国工程院到各个供电公司宣传时做的一个调研,调研报告中说,我们国家是发展中国家,不停在建配网设备,建的过程中,电力公司留容量比较富裕。因为很多新区没有规划好时路要先修好,电要先供到,三通一平全部弄好。但是实际上它的负荷发展很慢,用户在开发区里面真正把场地全用起来,马力开足比较慢,这就造成电网设备的负载率低的现象。虽然整个设备利用率较低,电网比较薄弱,但是在局部上又有很多地方的变压器在负荷高峰的时候经常越限,专业术语叫“热点”,总体上设备闲置利用率低,局部又过载,发展很不平衡。
设备利用率低,一方面是规划问题,还有就是运行优化的问题。但是日本不一样,日本是发达国家,基本上负荷比较稳定,它的网架比我们灵活,我们国家一般是手拉手,就是两个电源,有一个电源停了另外一个电源可以供电。我国大部分都是两个电源,较少有三个电源的,但是日本不一样,日本平均供电5—6个电源点,它是一个网状结构,最后形成一个扇形结构,联络点非常多,所以可以把过载的部分负荷移出去,就是负荷可以分解到不同的小的供电区段里面去。当然日本规划做得比较好,最主要是通过电网灵活的调节能力和转供能力,实现了配电网的设备利用率很高的目标,它的效率比较高,保证每个变压器性能运行在接近最佳的状态上,平均可以到百分之六十几的负载率。而我们国家只能到百分之三十多,这主要网络结构的问题。
未来分布式电源并入配电网之后,整个电网的形态变化有两个趋势。
第一个就是分布式电源渗透率越来越高。随着分布式电源未来发展越来越好,分布式电源在发展中的比例会越来越高。这个比例我们国家现在还看不出来,但是已经看到趋势了,前几天江苏省公司的一个科技项目在交流的时候发现,江苏省今年的光伏接入,每天的增长量非常大,当然现在看对电网的影响还不大,但是未来压力就很大了。所以我们那天主动配电网的一个项目在江苏省公司验收的时候,专家们都认为这个东西真的是很必要,我们说这个可能是未来的事情,他们说不是的,现在已经有影响了。
欧洲发达国家,举德国的例子,德国光伏风电的比例已经达到50%,甚至有些岛70%、80%全部是分布式电源。分布式电源在国际上已经是一个常态化的东西,但在我国没有感受到。不过我相信分布式电源加上电动车在未来5—10年的发展会很快。分布式能源渗透率会越来越高,运行的稳定性、电压的波动、电能质量、倒送功率等问题会特别突出。
第二个是我们的设备、控制、运行、用户互动化的智能化水平,随着“互联网+”的发展、通讯技术的进步,水平会越来越高。这也是好的一方面。包括在上市公司里面很多搞自动化的厂家,本身对自动化设备的生产能力要求越来越高。
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