智能配电网、微电网与分布式综合能源系统发展研究构想与思考

95 TYO 智能配电网微电网与分布式综合能源系统 发展研究构想与思考 上海电力大学李琦芬 二零二四年四月七日 北极星 我国“双碳”重大战略背景下，构建“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同灵活 智能”的新型电力系统，已成为能源电力领域的重点任务，支撑着我国社会经济社会高质量 发展。 伴随新能源的不断发展，配电网、微电网作为直接部署于用户侧的电力系统关键载体与分布式综合能源系统融合发展，不断构建出新形态、新模式、新技术、新装备。配电网 微电网着力柔性化、智能化、数字化转型，已成为新型电力系统建设中最具活力和发展潜力的重要环节 北极星 汇报提纲 研究背景 智能配电网、微电网与分布式综合能源系统发展研究思考与展望 北极星 汇报提纲 研究背景 1、新能源可持续发展面临新问题与挑战 2、推动新能源发展的底层逻辑分析与矛盾化解 3、引发的智能配电网、微电网新技术需求关注 北极星 1、新能源可持续发展面临新问题与挑战新能源发展之路不断拓展 在“双碳”自标下，能源是主战场，电力是主力军，新型电力系统是关键载体新型能源体系是党的二十大报告中提出的能源新概念，更具系统性、全面性和战略性。新型电力系统是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”自标的关键载体。 中华人民共和国中央人民政府 Q 首页|简|整|EN【爱登录|邮格 党的二十大报告提出“加快规划建设新型能源体系” 首页）国务税公级）2021年第31号字号，款认大都大000 国务院关于印发2030年前碳达峰 行动方案的通知 立足我国能源资源察赋，坚持先立后破，有计划分步实施碳达峰 行动，完善能源消耗总量和强度调控，重点控制化石能源消费，逐步转 四发（2021）23号 向碳排放总量和强度双控制度，推动能源清洁低碳高效利用，推进工业、建筑、交通等领城清洁低碳转型，深入推进能源革命，加强煤炭清 各告，自谢区、自销市入民政册，国务院各军委、各直属机构 洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新 现将（2030年重联达峰行动方案）单发给假）请认真货执行。型能源体系，统筹水电开发和生态保护，积极安全有序发展核电，加强 国务限 2021年10月24日 《2030年前碳达峰行动方案》提出，构建新能源占比逐渐提高的新 能源产供储销体系建设，确保能源安全，完兽碳排放统计核算制度，全碳排放权市场交易制度，提升生态系统碳汇能力，积极参与应对气候变化全球治理。 型电力系统，推动清洁电力资源大范围优化配置。摘自党的二十北大报告极星 1、新能源可持续发展面临新问题与挑战 当前，新能源发展非常迅速，现有电网无法解决高占比新能源带来的电力电量平衡问题 （1）新能源消纳问题（2）用户侧灵活可调能力弱（3）源网荷储多主体难以高效协同互动 新能源低惯量、低电压支撑、低抗扰的特征，增自前用户侧如电动汽车等新型负荷面临配电网内涌现的大量分布式能原、新 大了系统频率、电压和新稳定问题失稳以及安控大量接入电网，且存在用户资源无 型储能、电动汽车充电设施、微电网、虚 策略失配的风险，使得电网电力电量无法平衡。 据国网数据显示，2023年当电网中的新能源占比超过23%，配电网承载能力接近极限、出现大量 弃风弃光“现象；同年，江苏、安徽、浙江等地 法调控、可调节能力弱等问题，使得电网供用能匹配度低、电力电量无法平衡调节，易产生级联失效风 拟电厂等多主体、新业态，有效集聚广泛分布的海量元素，实现分层协同自治、源 网荷储多主题高效协同互动成为挑战。 甚至出现了“倒送电“现象，给电网安全稳定运行险，影响区域配网安全稳定运行。 带来极大挑战。级联失效风险 提供灵活调节资源 发电波动 变压器过载 电压越限 易脱网 新能源发电受自 改变了有功潮流 改变了配电网的 主网侧的系统扰 然条件影响，存 自上而下辐射状 电压分布特点， 动可传播至配电 源源消纳网 在不确定性和随传输的传统赖式，住馈线中邮或末网，导致逆变电峰上加峰 机性，其滞流和存在潮流反尚和端电压升高漂并网点处频率、 能源生产 优化 柔性 提升电调节 电能质量北极星 故障电流双尚流 倾送的问要，导 电压等电气量发 功率平衡局部过载 动，且在根值和致压器反向重生变化，易引发 相位上呈现较大过载新能源大量悦网 的不稳定性事故 1、新能源可持续发展面临新问题与挑战 为解决电网面临挑战、保障供能安全，国家推出系列政策推动新能源高质量发展。 当前，新能源发展面临新挑战推动新能原高质量发展，加快能原结构转型 需要强化基础支撑一一推进电网基础设施 电力市场化改革智能化改造和智能微电网建设，确保新能 源不仅“发得出”，还能“用得好” 国家发改委发布《全额保障性收购 2024年2月29日中共中央政治局就新能源 可再生能源电量监管办法》，明确解决手段技术与我国的能原安全进行第十二次集体学习 2024年4月1日起，电网企业可以不 用再全额收购其辖区内的可再生围绕建设新型能源体系和新型电力系统的总目 能源并网发电项目的上网电力。 标，打造安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智 加剧弃风奔光"问题慧融合的新型配电系统 中华人民共和国国家发展和改革委员会中华人民共和国国家发展和改革委员会 （2024年2月8日） 国家发属改革要国家能源局关于新形势下配电网高质量发展的据导意见 38968(224)187号（2024年2月6日） 以实现电力北电量的就地平衡、区域自治极星 因此，需要我们对智能微电网做出重新定义与思考 技术层面上，2021年国家发改委对“智能微电网”进行名词解释： 智能微电网指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，通过采用先进的互联网及信息技术，实现分布式电源的灵活、高效应用，同时具备一定的能量管理功能 一般来说，智能微电网是规模较小的分散的独立系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行。 新形势，在电力市场视角下，“智能微电网”内涵发生深刻变化： 针对新型电力系统中高占比新能源带来的电力电量平衡问题，构建真有智能化电网表征的微型市场主体，在内部电力电量平衡的基础上参与电力系统运营，以缓解配网、主网的电力电量平衡压力、促 进新能源消纳。 北极星 2、推动新能源发展的底层逻辑分析与矛盾化解 推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设为什么就能推动新能源高质量发展呢？ 智能配电网？口新能源消纳问题是起因 智能微电网？ 智能微电网与电力市场改革？分布式综合能源？ 一几个名词之间的关系 口配电网安全稳定是目标 口智能微电网与分布式综合能源融合发展是解决途径口电力市场改革中价格机制是手段与牵引 北极星 (1)新能源发展的底层开发逻辑的变化与矛盾化解1951 新能源开发的底层逻辑发生变化，给整个行业的发展带来新挑战，同时解决消纳问题迫在眉睫 现象观察：2023年5月12日，山东电力 十年前现在未来：电力现货市场现货市场出现了连续22个小时的负电价 新能源电量优先收购、从补贴退坡到平电价呈下行趋势，甚 价格区间为-0.085元/千瓦时至-0.032元 带补贴电价高于火电价上网至出现负电价干瓦时。这种情况在发达国家电力现货市 “ 场屡见不鲜，未来在我国也会成为常态。 挑战1：新能源的不稳定性导致其无法实时响应电网或者用户侧需求，在电力现 货市场中芝竞争力 挑战2：电网企业可以不用再全额收购可再生能源并网发电上网电力4月1日起施行|发改委印发《全额保障性收购可再生能源电量监管办 法》 国家发改委发布《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》，明确2024年4月1日起，电 3月18日，中华人网共图国对家发提和改革要员会令第15号发车，（全银南障性收期可再生能理电量监量办）理2024年2月5日第9要势会议制收遇过，星券公，自2024年4月1日起将行， 网企业可以不用再全额收购其辖区内的可再生能源并网发电项目的上网电力。 接照国求可再生能累纳保降科制，比重目标等相关现定，这击电力市相关减品承超数美男的电 掌，器交爱电量是器通过市场免方式用减价需电量，由普电企业和电动用户等电力电场相关成品其 北极星 userid:520426,docid:159840,date:2024-04-20,sgpjbg.com (1)新能源发展的底层开发逻辑的变化与矛盾化解95 问题的化解手段 手段1：新能源行业要实现可持续发展，须从单纯的项目开发向综合智慧运营转型 手段2：推动新能源融合发展，以绿色低碳发展为核心，突出跨界融合、要素融合、产业融合、区域融合， 创造新模式和新业态，形成有机价值共生体系 新型电力系统和新型能源系统的低碳体系新能源行业企业未来主要开发模式 以新型电力系统主网为载智能配电网+智能微网系统+依托科技创新新能源+”项自，因地 体的“电-氢”体系分布式综合能源“水+风+光+储”和金融创新，制宜开展农光互补，渔光 以“新能源大基地+特高以配电网为资源配置平台，新能多能互补大型新创新分布式能互补、光伏建筑一体化 时空能源输送，保障大电 压+氢能与多样储能”跨源就地消纳利用，形成多个智能能源基地开发建源与综合能源(BIPV)、光储充一体化 微电网，微电网与分布式综合能 网体系的电力供需平衡与 源互联互通，实现“新能源就地 设应用新模式（车能路云一体化）等， 方来”北极星 稳定，实现“新能源从远来"探素生态能源发展道路 (2) 智能微电网与分布式综合能源的创新融合发展 分布式综合能源以场景化、市场化为牵引，以电为核心，功能、形态根据需求和技术变化而不断生长（延拓）智能微电网以需求为导向，与分布式综合能源融合发展，可聚合形成主动支撑配电网的市场主体，促进配、微电网供需就地平衡，促进区域能源自治。 2007年独立型微电网2017年并网型微电网2024年智能微电网 初步发展阶段（供电需求）发展转变阶段（个性化需求）市场主体阶股（市场化需求） 微电网 以分布式电源为核心组成独立型微电网，相辅相底满足多元化分布式能源接入 与个性化需求 采用互联网及信息技术，构建 解决孤岛、边遇等无电区供电间题。 融合发居 新农村生产和消费新业态 智能化电网表征的微型市场主体 分布式能源2012年能源综合化2015年参与需求响应2021年分布式综合能源 初步发展阶段发腰转变阶段参与电力体制改革阶段支撑双碳目标下新能源消纳阶段 储系统充电杭号 用果 式电负：：风电光 综优发电 合太阳共热园区用户■火力热电 能1 以分布园式区能电源热站冷为负代荷表的的需满求足 源 建筑、 热负药 荷储为特征满足多元化综合需求 市场支撑电网运行试点 游力发电！ 北极星 电力为移心源网分布式能源整合进入需求响应 基于分布式综合能源的多层级有 源配网主动支撑智能配电网稳定 智能配、微电网与分布式综合能源的创新合发展 +电力市场化、输电网云端输电网 信息流 发展阶段碳交易碳电交易平台-+价值流 8 四新型电力系统新型电力负 有源配网主动支撑虚拟电厂管理药管理平台 虚拟电厂(双向交互） 发展阶段+能源环境 调度中心() 配网节点1主动支撑主动支撑化配网节点2 直流配电太网交流配电网 风能 三消纳可再生能源源侧集中式储能 配电网调度电力需求侧 台区配电光储充一体化 参与调节 需求响应（单向） 换流站 绿氢 理系统管理平台 光伏电站燃气三联供 自平衡微电网1微电网2自平街 园区 需求响应互联互通 园区 发展阶段微电 +能源经济储能系统充电析太阳能供热！ 源网荷储一体化综合 居民负荷 微电 能源网1风电光园区用户热泵负情云平台储能云微网控制平台！网2 多样性供给满足多样 性需求 伏发电冰蓄冷智能微网管理控制系统 豆 互联、无响应三联供 H FV充换电站燃气三胖供！ 发展阶段 能源安全 分布式能源就地侧供应问题 点对点供应 物联两感知技水术 分布式供能系统 时空量环境量 分布式屋顶光伏用户级燃气冷热电三联供系统农光互补集中供冷供热北极星 3、引发的智能配、 微电网、 综合能源新技术需求关注 配电网将呈柔性化、数字化、智能化发展