论坛 |新一轮配网升级改造如何为中国式现代化贡献力量

来源：中国电业与能源 时间：2023-09-06 09:07

李伟

　　近期，国家有关部委连续发布几个有关乡村振兴、充电桩下乡、促进光伏消纳和新型储能应用试点的政策文件，这些电力新基建负荷的共同交集点在配电网。推进新型电力系统下的配电网革命性升级改造，搭建未来配网的新形态已经成为迫切需求。

乡村振兴、“双碳”目标和电力新基建产业的关系

　　乡村振兴是新一轮促消费的核心。今年以来，居民消费持续疲软，预防式储蓄造成居民信贷疲软，优先选择偿还债务，就业形势严峻，制造业从业人员PMI连续3个月收缩，房地产业整体持续萎靡。当前，如何让资金流动起来投资县域及乡村，把乡村发展好建设好，成为经济发展的新引擎。

　　乡村振兴，配套先行，近期推出的新能源汽车下乡、农村能源革命试点等政策，都是为了契合乡村振兴。

　　“双碳”的价值不亚于改革开放。“双碳”目标的提出，一方面是为了履行大国责任，跟其他国家一道应对气候变化；另一方面，也是摆脱石油依赖、保障能源安全的必要之举，这是我国“双碳”目标背后的第一重战略意义，也是最为现实的任务。目前，我国在新能源产业链的光伏、风电、特高压、电动汽车等领域做到了全球领先，这就给人民币提供了一个在国际货币擂台赛上挑战美元的历史机遇。如果说人民币在此前的任务只是稳步推进国际化，那么在未来几十年的责任与担当就完全不同了，要抓住全球能源体系变革的机遇，打造一个具有国际化属性的“绿色能源人民币”。

　　能源体系的变革，背后代表着全球产业结构的重构，乃至国家核心竞争力的重塑。当下，新的“碳—货币”环流正在形成，去美元中心化，“人民币—碳税”取代“石油—美元”体系成为未来趋势，在这场绿色工业革命中，谁掌握了技术和资源，并实现能源转型和绿色可持续发展，谁就能在未来国际竞争中占据主动和优势，实现真正引领。

　　从2022年底开始，全国先后有近十个省（市、区）一改几十年的电价特点，在中午光伏出力高峰期采用低谷电价，甚至是深谷电价，这对分布式光伏的发展是一个巨大挑战。一是拉长既有投资资金回笼周期，二是打击了行业投资积极性。究其根本原因，除了现货的压力之外，更多的还是电网消纳压力过大，只能通过价格手段，暂缓分布式光伏的大量接入。在“双碳”政策中，发电企业和投资机构等负责新能源建设，电网企业负责新能源消纳，但这样的政策明显不利于“双碳”战略的推进，电网企业压力过大显而易见。6月1日，国家能源局印发《开展分布式光伏接入电网承载力及提升措施评估试点工作的通知》，也是为了从政策技术层面加大电网消纳能力。

　　电力新基建产业引领世界是当前重中之重。电力新基建产业包括什么？包括分布式能源（微电站）、充电桩、储能（微储能）以及直流电器等，这些电力新基建产业的共同特点是直流输出。国家要实现新能源在国际的引领，靠的就是这些电力新基建产业。如何能够引领世界？关键靠“质优价廉”，质优价廉的前提是提高产能，只有产能增加，边际成本才会大幅下降。在国内，毫无疑问最大的用户就是电网，电网公司真正接受微电（能）网，接受给自身带来冲击的这些新基建产业，产能才能实现真正飞跃。

　　在今年5月初召开的国务院常务会议上，我国明确提出要适度超前建设充电基础设施，并将这项工作与新能源汽车下乡、乡村振兴相结合。按照规划，未来“光伏+储能+汽车充电”模式有望成为农村充电网络建设的核心模式，真正推动“新能源汽车下乡”事业迈向新高度。

　　5月17日，国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推进充电基础设施建设 更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》指出，到2030年前，对实行两部制电价的集中式充换电设施用电免收需量（容量）电费，放宽电网企业相关配电网建设投资效率约束，全额纳入输配电价回收。随着新型电力系统的构建，配网还要大力发展，相信陆续还会有相应文件出台以促进配电网的投资和升级改造力度。

当前配网挑战和微电（能）网发展障碍

　　在广大农村地区，用户居住相对分散，存在一台配变同时为几个自然村供电的现象，供电半径容易超出规范要求。另外，一些老旧线路线径较小、运行年限长，线路本身的阻抗偏大，这些都直接导致末端用户出现电压偏低。随着分布式光伏接入容量增加，低压线路各节点电压均有所上升（一般为3—5伏），其中越靠近接入点，上升作用越明显，当一条配电线路光伏接入节点超过7个时，线路末端的电压水平将明显超出合格范围上限，实际运行中分布式光伏大发时末端电压高达270—280伏（合格范围为198—242伏），存在烧毁设备或者影响设备寿命的情形，同时也严重影响电网运行安全。本来末端电压会偏低，而光伏大发导致的余电上网称为逆潮流，一天中会发生多次，配电网调节十分困难。与此同时，受天气、环境和时间的影响，电压忽高忽低，不稳定性增加。所以新型电力系统下有源配电网的电能质量治理迫在眉睫。

　　在2015年第523次香山科学会议上，参会专家围绕“能源互联网”主题展开探讨。清华大学电机工程与应用电子技术系教授孙宏斌在会上指出，以电为核心的能源网需要学习互联网的理念，实现升级进化。同时，为实现电能的自由传输，电网也需要发展实现各种有源设备/系统的即插即用技术、支持不同类型网络互连的能源路由技术、能源的分布式技术等。这些理念非常超前，彼时电网公司提出能源互联网是以电力为主体的“源网荷储”的新型电力运行模式，但当时这最多只是一个顺序，即电源必须先接入电网，现阶段，电源、负荷、储能都已完成初步技术攻关，关键变革点还在电网。

　　微电（能）网作为我国新型电力系统的重要组成部分，已经进入快速增长期，发展微电网是促进能源低碳智慧转型、新能源高质量发展、新型电力系统建设、新型储能发展的关键手段。微电网是由分布式电源、储能、负载、变配电和控制系统组成的小型电力系统。微电网通常由多种不同类型的电源、电池、逆变器、能源管理器、通信设备等构成，其中，可再生能源、储能系统、充电桩和直流电器是重要组成部分。微电网在完成自主供电的同时，还可以接入主网，并且能够灵活管理供电和负载，达到最佳的经济效益和能源效率。

　　目前，微电网的分布式可再生能源消纳方式仍以“自发自用，余量上网”为主，这种运营模式对于电网而言，会损失一部分收入，如果在全国五分之一的县域改造成微电网，电网损失的输配电费粗略预估如下：6万亿千瓦时*30%（县域电量占比）*20%（试点县）*1/3（改造占比）*60%（自发自用部分占比）*0.3元/千瓦时（输配电价）≈220亿元，但撬动的是整个电力新基建产业链十几万亿元的发展。

新型电力系统下配网的新形态

　　新一轮配网升级改造如何改？

　　6月2日，国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》明确指出，新型电力系统具备安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合四大重要特征，其中安全高效是基本前提，清洁低碳是核心目标，柔性灵活是重要支撑，智慧融合是基础保障，共同构建起新型电力系统的“四位一体”框架体系。可见柔性灵活和智慧融合在配电网升级改造中的方向，既是重要支撑又是基础保障。下一步，在城市配电网、县域电网，特别是一些乡村振兴典型配电网中应大力发展交直流混联和柔性互联，区别于目前的柔直方案，投资更少、损耗更低、效率更高。以能源路由器为核心，从配网未来形态和电能质量治理方面来解决配电网分布式新能源消纳难题，让电力新基建负荷（分储、充电桩以及直流电器等）单独接入直流母线，不影响原来的交流模式，大幅降低AC/DC和DC/AC转换过程中的效率损失，搭建出未来配网新形态（微网模式下的光储直柔），实现最低成本、最高效能。这个未来模式或者说目前看来切实可行的长期过渡期方案，需要投融资机制的完备、多方参与的积极性、电网企业的主动性和重点试点先行的样板工程。目前国家电网有限公司已就现代智慧配电网建设开展相关工作，实现传统配电网向能源互联网转型升级，值得期待。（作者系中国能源研究会配售电研究中心副主任、北京市电力行业协会副会长）

　　责任编辑：杨娜

　　校对：江蓬新