“雙碳”目標下甘肅配網轉型升級功能管理實踐應用

紀青春 錢進寶 陳青云 韓吉利 鄭 洋 陳 強

（國網蘭州供電公司，甘肅蘭州 730000）

1 研究背景

2020 年底，“碳達峰與碳中和”發展目標提出。2021年3 月，我國明確了要用可再生資源代替不可再生資源的決定，做好電力改革的工作，大力發展以新能源為主體的電力供給系統，實現“雙碳”目標。大力發展可再生能源、新型電力系統，運用多元化的方式，如柔性的設備、靈活網架等，可有效滿足人們對新型負荷用電的需求，如電動汽車等[1]。為落實中央及國網公司決策部署，甘肅公司加大配網建設力度，從管理、運行、技術等方面進行了諸多探索，但是由于基礎條件較差，配電網轉型升級仍面臨極大挑戰，其中，面對配網轉型升級后的功能形態變化趨勢、規劃方法的變化以及未來該采取何種策略等問題都未能有效解決。對照形勢變化和政策要求，工作中還存在一些不足和短板，面臨不少困難和挑戰，其中配電網轉型升級面臨極大挑戰，要求我們全力推動新型電力系統建設，優化城市配電網，加快推進配電網網架結構優化調整。

以中國特色的社會主義思想作為主要的引導，深入落實能源安全開放的創新戰略，以綠色低碳、安全高效、發展為目標，突出西北地區功率交換總樞紐、“西電東送”主通道、新型電力系統建設基地的戰略定位，加快特高壓直流外送通道規劃建設，統籌推進靈活性調節資源和應急備用電源建設，擴大“隴電外送”規模，同步提升省內消納利用水平，構建可靠、安全、智慧與綠色、共享的電網，讓碳中和以及碳達峰的目標能早日實現，為人們的生活提供更多、優質的電力服務[2]。

2 配電網的發展歷程

在電力系統中，配電網較為薄弱，隨著科技和社會的發展，其結構和功能不斷革新，發展至今形成數字化主動配電系統，未來將向著綜合能源體系下的新型配用電系統發展。

2.1 傳統交流配電網

經過20 世紀中末期的發展，電網系統在技術上日趨成熟，配電網規模不斷擴大，形成了互聯互通傳統的高、中、低壓配電網體系。此時配電網功能僅為單純的電力分配，實現“電從遠方來”的用電場景。

2.2 智能配電網

通信技術與電力設備的不斷發展，使配電網的電力調度實現了自動控制，電能質量得到了保證。計算機技術的發展也為配電網的設計建設、仿真驗證、監控檢測提供了工具，電網防護水平和安全預警能力得到顯著提高[3]。

智能配電網有效的保護控制有利于自動化的配電工作，提高了故障定位排除能力，使配電網供能可靠，能夠實現網絡自愈、排除意外停電風險等。同時，用戶側參與電網調節，形成“源—網—荷”互動的智能配電網雛形。

2.3 主動配電網

在原有配電網基礎上大量接入分布式能源，對系統的短路容量、系統潮流分布等造成一定影響。可有效控制分布式能源的配電網就是主動配電網，以有效、靈活的管理實現潮流的分布。分布式能源在其合理的監管環境和接入準則基礎上對系統承擔一定的支撐作用。

主動配電網旨在解決配電側兼容大規模間歇式新能源、提升綠色能源利用率以及調整一次能源結構等問題。

2.4 數字化主動配電系統

數字化主動配電系統是隨著數字技術在配電領域形態演進而發展出的綜合性交叉技術領域，是現今配電網發展所處的重要階段。

此系統是一種雙生的虛擬化系統，遵守了信息安全標準，也遵守了統一的數據模型。這種先進的技術系統以經驗為基礎，采用數據模型的建構法，以有效的計算方法定義軟件參數，融合空、天、地通信。分配資源，在運營環節中，協同感知、決策等多個環節，形成有效的決策體系，實現配電配備的數字化轉變[4]。

3 “雙碳”目標對配網轉型升級的影響和要求

城鄉經濟的發展需要以配電網作為發展支撐，實現雙碳發展的目標。配電網可有效地將能源生產和消費融合在一起，有效實現碳中和與碳達峰的目標。貫徹國家戰略部署，推動配電網的發展，以新能源為主體落實新電力系統的發展，推進生態文明的建設。

3.1 接入配電網為確保安全，需采用大規模分布式電源以及高比例的接入方法

在雙碳目標的影響下，分布式電源快速增長。估計到2030 年，裝配式的分布式電源可高達2.9 億千瓦（2.6 億千瓦為分布式光伏裝機，0.3 億千瓦的分散式風電裝機），占總裝機的一成。

未來，配電網的形態也會有根本轉變。在電力流向負荷側有分布式電源注入，配電網由傳統的“注入型”向“平衡型”“上送型”轉變。在網絡形態方面，因為分布式電源運用逆轉變器設備并網，提升配電網電子化的程度，網絡結構非常復雜，控制難度不斷加大。

由于分布式能源發電具有隨機性、間歇性和波動性，頂峰能力不穩定，風電在午高峰、晚高峰時刻出力均處于較低水平，光伏對午高峰能起到較好的支撐作用，但晚高峰時出力基本為零。

綜上所述，分布式電源大規模、高比例接入對配電網的安全可靠運行提出了更高要求，要求配電網提升彈性自適應能力和對分布式能源的就地消納能力，強化網源協調控制。

3.2 新型用能組織、產消者的大量涌現要求配電網更智能

第一，一些新型用能組織大量使用并接入了配電網，如智慧園區、大樓等，形成了一種雙向的互動模式。第二，伴隨電動汽車以及分布式儲能的發展，出現了產消者。因此，配電網一定要具備極強的承載力以及強大的調控力，確保新能源消納時，可滿足多元化的接入需求。

3.3 持續擴大的系統成本要求配電網更高效

越來越多新能源裝機出現，為了做好全額的消納工作，系統所耗費的成本也會越來越多。因此，研究如何節約成本，或如何回收成本就成為了重要工作。打開更多的增效空間，有效提升產出的效率，才能更好地保證配電網的有效發展。

3.4 與能源互聯網的緊密銜接要求配電網更開放

配電網涵蓋電力生產、傳輸、存儲和消費全部環節，具備能源互聯網全部要素。“雙碳”目標的提出，將推動配電網與能源互聯網銜接更加緊密，要求加大投資、提升開放力度，加強與其他基礎設施的融通融合，加快成為分布式可再生能源消納的支撐平臺、多元海量信息集成的數據平臺和多利益主體參與的交易平臺。

3.5 深入踐行綠色發展理念要求配電網更低碳

配電網的數量極大，且種類也非常多，同時還有很多老、破、舊設備，因此，公司需要研究如何節約能源。加大配電網領域低碳治理力度，有效加強節能的管理工作，推動綠色的環保工作，配備節能高效的配電設備，合理控制運行損耗，帶動電網全環節全流程綠色生態環保。

4 “雙碳”目標下推進配網轉型升級的策略

“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，也是配電網發展的機遇期、提升期，需要統籌安全與發展、速度與質量、成本與效益，加快提升配電網發展質量，構建以新能源為主體的新型電力系統，積極實現“雙碳”目標。

4.1 提高配電網應對安全風險的能力

堅持系統性思維，強化落實配電網統一規劃要求，加強輸、配電網協調發展，有效提升配電網整體安全水平。要統籌推進分布式電源、微電網、局域網建設，積極穩妥實施增量配電業務改革。主動與政府配合，做好“雙碳”目標任務的分解，認證好配電網開放的容量，最大限度減少棄風、棄光量，有效滿足多源協同聯動，做好有效連接。

4.2 實現配電網高效經濟運行

加大老、舊、高、損配電設備更換力度，推廣應用非晶合金變壓器等優質節能設備；推動實現配電網建設改造全過程節能、節水、節材、節地；建立健全廢舊配電設備回收體系，抓好六氟化硫氣體開關設備回收處理和循環再利用工作；推進配電網同期線損管理，強化節能調度，合理安排運行方式，優化無功配置，加強諧波治理，改造迂回線路，減少重復變電容量，不斷提升配電網經濟運行水平[5]。

4.3 加快配電網向能源互聯網升級

發揮配電網全要素功能特征和優化配置平臺作用；加快配電網數字化轉型，打造共建、共享、共治、共贏的能源大數據生態圈，推動接入更多的分布式可再生能源；深化“大云物移智鏈”等技術的應用，發展基于互聯網平臺的用戶服務；促進配電網跨行政區互通互助，加強與智能交通、智慧家庭、智慧園區等協同，探索開展多站合一、多表合一、多桿合一等新模式新業態[6]。

4.4 努力占領低碳配電技術制高點

組織實施配電網綠色技術創新攻關行動，以科技創新破解能源電力深度脫碳的難題。充分利用首臺（套）重大技術裝備，支持配電網綠色技術應用，依托重大裝備制造和重大示范工程，推動關鍵裝備技術攻關、試驗示范和推廣應用，實現配電網更好地適應新能源快速發展。

5 推動配電網轉型升級的建議

推動配電網轉型升級，準確把握新型電力系統下配電網發展內涵要求，提高配電網供電服務基礎條件和供電服務能力，提高分布式電源、充電負荷等接納水平，提高重點區域、重要用戶的電網防災水平和電力供應保障能力，不斷提升電網數字化、智能化水平。

堅持完善高壓配電網網架結構。提高110kV 電網供電能力，承接東部產業轉移、新增用電負荷及新能源發展接網需求，持續完善和增強高壓配電網網架結構，提高城市電網的網架支撐能力，消除農村電網薄弱環節。有序平穩發展35kV 電網，因地制宜，采取就地升壓、鞏固加強及逐步退運等策略，實現35kV 電網的平穩過渡和轉型升級[7]。

堅持中低壓配網高質量發展。以問題銷號為抓手，深入診斷分析2020—2022 年配農網大體量投入后，中低壓配網“低、卡、重”及老舊設備等歷史遺留問題解決成效，以及配農網投資建設精益化管理經驗；以目標為導向，結合智慧城市配網及鄉村振興農村電網提檔升級需求，差異化確定2023—2025 年配農網年度建設目標和重點，打造普遍提升、重點突出、樣板示范的智能配電網。

堅持電網智慧化升級。加強信息、通信、控制技術的應用，提升電網數字化、自動化、智能化水平。優化通信資源配置，提升光纜網架安全可靠性、帶寬承載能力和終端靈活接入能力。深化調控云建設，滿足跨業務、跨機構、跨時域的數據需求；擴大35 ～110kV 調度數據網絡覆蓋范圍，持續提高地區調度數據網可靠性；推進新一代調度自動化系統建設，強化源網荷儲多元互動。加快配電自動化、主站功能實用化建設，差異化推進配電自動化系統建設，逐步實現對配電網的全面感知、數據融合和智能應用，滿足新型電力系統多元化負荷發展需求。