配電網是電力系統的重要組成部分,覆蓋城鄉區域,連接千家萬戶。隨著新型電力系統建設的推進,配電網也在向配電系統轉變。今年以來,涉及配電網的相關政策密集出臺,成為能源領域的熱點之一。當前配電網建設的重點工作是什么?存在哪些需要攻克的難題?近日,本刊記者就如何推進配電網高質量發展采訪了中國電氣裝備集團有限公司首席專家周逢權。
《國家電網》:“雙碳”目標下,新型電力系統建設對配電網提出了更高的要求和挑戰。《加快構建新型電力系統行動方案(2024-2027年)》提出“配電網高質量發展行動”。您認為,我們應該如何認識配電網在新型電力系統建設中的作用和意義?
周逢權:配電網是保障電力供應的“最后一公里”,在新型電力系統建設中扮演著至關重要的角色。它不僅是電力供應的保障,也是新能源發展和能源轉型的重要支撐,同時也是推動科技創新和市場機制完善的關鍵環節。
高質量配電網建設在新型電力系統建設中的作用和意義是多方面的,主要體現在:一是將大幅提升配電網供電能力和供電可靠性,確保用戶用電無憂;二是將顯著促進規模化的分布式新能源就近消納,推動能源綠色低碳轉型;三是將大大提升電動汽車、新型儲能和虛擬電廠等新主體的接入能力,有力支撐新型電力系統實現供需協同、靈活智能的目標;四是將推進電力裝備數字化、智能化和低碳化的快速發展,支撐新型電力系統實現安全高效、清潔低碳的目標。
《國家電網》:《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》提出打造安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合的新型配電系統。目前的配電網與此相比還有哪些需要提升的地方?在您看來,配電網與配電系統的區別是什么?
周逢權:大規模分布式新能源、電動汽車等新型負荷及新型儲能的接入,加上人民群眾對電力的需求從“用上電”向“用好電”轉變,都對配電網高質量發展提出了新要求。
我認為,目前配電網有6個方面需要提升。首先是配電網規劃和網架建設要提升。《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》分2025年與2030年兩個時間節點提出階段性目標,其中到2025年配電網承載力和靈活性顯著提升,具備5億千瓦左右分布式新能源、1200萬臺左右充電樁接入能力,所以要提高配電網的安全充裕度,在規劃上提升配電網的綜合能力構建,適應多種能源的綜合應用。其次是配電設備的綠色化和智能化能力要提升。高質量配電網的建設需要大量新型配電設備。配電網數字化、智能化改造和新型環保型電工新材料的應用,一方面提升配電設備的可控性,另一方面也是適應“雙碳”目標的要求,使設備本身達到低碳環保和節能降耗的要求。除了配電設備,我們原先關注比較少的新型負荷并網設備如充電樁和分布式電源接入設備,也需要在電網適應性方面進行提升。三是配電網的數字化水平需要提升。我國配電自動化建設已經推行了很長時間,但距離完整的數智配電網還有一些距離,比如配電網設備對除電氣信息以外的感知能力還不夠。四是配電網的智能控制能力需要提升,現代配電網中出現了大量的源網荷儲一體化系統,這就需要對源網荷儲形成更加智能的調控,以應對配電網越來越復雜的運行態勢和極端事件對配電網的沖擊。五是要提高配電網的供需互動能力,現在配電網在形態上從傳統的“無源”輻射網絡向“有源”雙向交互系統轉變,在功能上從單一供配電服務主體向源網荷儲資源高效配置平臺轉變,需要增強源荷互動能力。六是配微協同上需要提升。未來配電網中,大量新形態的微電網將涌現,配電網如何協調這些不同形式的微電網需要認真考慮。
隨著越來越多的源荷儲資源在配電網中應用,我個人理解,作為單一網架結構的配電網,已經拓展為極其復雜的配電系統了,所以,需要系統性地考慮未來配電系統的發展模式。
《國家電網》:您剛才提到配電網在形態和在功能上都發生了轉變。在未來電力保供格局中,智慧高效的配電網將發揮什么作用?
周逢權:傳統的“無源”單項輻射配電網,從形態上看只是完成了“最后一公里”的供電任務,不具備對供電末端新出現的眾多不同類別的分布式電源進行協同調控的能力。隨著分布式電源在配電網側建設加快,配電網的形態發生了顯著的變化,不僅從“無源”變成“有源”,而且越來越多的新型負荷出現,徹底改變了供需之間的相互關系,所以,配電網將演化為平臺資源配置模式,化解供需之間出現的對立矛盾。
建設智慧高效的配電網,將在未來電力保供格局中發揮更加關鍵的作用,主要體現在:一是實現高效智慧的源荷互動、主配微協同,可以減輕供電系統對大電網的依賴,大大提高供電保障能力。二是實現分布式電源與大電網靈活互動,可以最大限度適應新能源發展建設規模,提升用戶用能效率,提升供電可靠性。三是實現智慧高效的分布式智能電網建設,在源網荷儲一體化的場景中,具備較長時間自洽運行能力,供電保障能力實現根本性變化。四是實現抗災能力大幅提升,從裝備智慧化、網架最優化、運行彈性化等方面看,可以最大限度減少停電事故發生,同時大大提高系統的自愈能力。
《國家電網》:配電網要實現智慧靈活轉型升級,這對相關的配電設備提出了哪些新要求?我們正在探索以何種技術創新去解決問題?
周逢權:配電設備的智能化發展是配電網高質量發展的重要基礎。一方面,供電可靠性要求的提高對配電設備的性能提出了更高要求,比如對故障的快速診斷和快速隔離能力。另一方面,“雙碳”目標下,控碳降碳成為發展主旋律,設備本身也要更綠色環保。比如說減少原來設備中六氟化硫氣體的使用甚至逐步淘汰,還有提高設備的可回收性,實現對資源的節約利用。
要實現這種轉變,需要我們加強自主創新,開發利用更多更好的電工新材料,在提高設備性能的基礎上,實現低碳環保。再有,要提高設備本身的智能化水平,使設備具備更好的自我診斷能力,最終實現設備自適應和免維護。想象一下,未來的每一個配電設備都可能是一個具備人工智能的小型機器人。
《國家電網》:要實現配電設備成為小型機器人的設想,我們還有很長的路要走。目前,先進的人工智能等技術在電力設備上有哪些應用?
周逢權:融合了算力、算法和數據的大模型技術為人工智能應用提供了重要支撐,也促進了人工智能技術在各行各業的快速應用。在新型配電網建設中,海量的智能單元將成為配電網安全穩定運行的重要組成部分。
基于大模型的人工智能技術在新型配電網設備上的應用正日益增多,這些應用將使配電網的運行更加安全可靠。主要體現在:一是智能巡檢方面,利用圖像識別和模式識別技術,人工智能可以自動識別配電設備上的故障和異常情況,如絕緣子破損、設備過熱等,提高故障檢測的準確性和效率。二是設備自身運行狀況的預測維護方面,通過收集和分析大量的設備運行數據,人工智能可以預測設備可能出現的故障,實現對設備的預測性維護,減少意外停機時間,同時也能延長設備使用壽命。三是優化配電系統運行控制方面,人工智能可以對配電自動化系統進行優化,通過學習算法自動調整電網運行參數,實現電網高效運行。四是負荷主動響應方面,基于人工智能的負荷側智能終端,可以根據歷史用電數據和實時電網狀態,預測電網的負荷變化,從而實現對用戶側的用電需求進行智能調控,提高電網的運行效率。隨著技術不斷進步,人工智能將在配電網設備的智能制造、智能巡檢、運行控制、管理預測等方面發揮越來越重要的作用。
《國家電網》:作為電氣設備生產廠家,目前中國電氣裝備集團在相關技術和產品研發上取得了哪些成果?
周逢權:綠色低碳、智能互動是未來電氣設備的主要特點和發展趨勢。我們在配電網設備的環保替代上進行了探索創新,比如在開關滅弧上用干燥空氣替換掉六氟化硫氣體,同時尋找新型電工材料,又比如用磁性的電工新材料做磁控開關,使開關的重量降到原來的三分之一,使用壽命也更長,性能更優。
目前我們的研究方向主要集中在三個方面:一是設備的小型化、智能化、環保化方向,比如研發低損耗的智能配電變壓器;二是在分布式新能源的友好并網方面,研制更加靈活智能的并網設備,我稱之為“傻瓜式”設備,可以做到“傻瓜式”安裝調試、“傻瓜式”運行維護,真正實現對電網的即插即用,提升電網對分布式新能源的可觀、可測、可調、可控能力;三是在供需互動方面,使越來越多的剛性負荷柔性化,比如我們研發的新型充電樁、新型分布式儲能等設備,都具備與電網的友好互動能力。
《國家電網》:現代智慧配電網涉及方方面面,需要體系化推進。推動配電網高質量發展,您還有哪些建議?
周逢權:配電網是電網高質量發展的關鍵,也是人民群眾從“用上電”到“用好電”升級的重要環節。現在很多城市配電網的可靠性已經很高,但還有一些城鎮老舊小區、城中村配電設施需要升級改造。我的第一個建議就是提高配網的可靠性,提升配電網的承載能力,讓大家都能充分享受新型電力系統建設給民生帶來的好處。第二個建議是,高質量的配電網建設需要有高質量的配電裝備,要配合未來配電網的數字化、智能化、綠色化發展,重新設計和更新配電設備的性能。第三個建議是,高質量的配電網要能充分適應大規模分布式電源和波動性負荷的接入,在促進分布式電源就近消納、承載新型負荷等方面的功能日益顯著。
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