一文了解｜分布式智能电网　背景、意义与内涵

前言

2022年4月26日，中央财经委员会第十一次会议提出：“发展分布式智能电网，建设一批新型绿色低碳能源基地，加快完善油气管网。”

 

那么分布式智能电网提出的意义与概念内涵是什么？这里我们做一些民间解读，供大家参考。

 

分布式智能电网的提出背景

在分析之前，我们需要注意到一个信息，那就是“分布式智能电网”提出的位置，是放在“一批绿色低碳能源基地”之前的，这背后的意义是非常重要的。

 

绿色低碳能源基地，我们认为主要是2021年国家提出的“9+5”建设方案，即：9大清洁能源基地，包括松辽、冀北、黄河上游、黄河几字湾、新疆等；以及5大海上风电基地，包括广东、福建、浙江、江苏、上海。

 

那么为什么“分布式智能电网”的提法，要放到“绿色低碳能源基地”之前？

 

其实是集中式清洁发电项目所面临的根本矛盾所导致：即大电网的消纳能力和消纳水平，与全系统获得成本之间的矛盾。

 

所谓“全系统获得成本”，即一度电从发端开始，安全、稳定、可靠、按需地输送到负荷末端，所需投入的全部成本之和。过去我们过于关注风光发电的边际成本降低，已经低于火电的边际发电成本，而且基地规模越大，边际成本越低。

 

但是对买单的终端用户来说，关注的是全系统获得成本，即在负荷侧最末端获得一度电，所需付出的成本。约等于“边际发电成本+边际输配电成本+边际用户内部成本”。

 

消纳能力是电力系统的稳态容纳能力，比如电网输电能力、系统调节水平等；消纳水平是系统的动态容纳能力，比如并网技术性能、调度运行水平等。

 

由于风光资源的间歇性、波动性、随机性等特点，一方面需要建设远距离输电线路（比如9大清洁能源基地）；另一方面需要配置大量调频、调峰资源（储能、灵活性火电、气电、水电），使得边际的输配电成本大幅度抬高，导致在市场水平上体现出绿色电力的“全系统获得成本”较高，反过来制约了集中式清洁能源的发展。

 

而且应该看到的是，对于已经是复杂巨系统的“含特高压的输电网络”来说，绿色发电容量的增长，与解决制约的应对成本，将呈现指数级的非线性关系。

 

所以我们认为，风光大基地的外部制约因素，已经受到了决策层的高度重视，所以才以更靠前的位置，提出建设“分布式智能电网”的说法。

 

分布式智能电网的核心意义

而分布式能源则较好的适应了这种情况，即在“最靠近负荷的地方，就近实现消纳”。因为最靠近负荷的地方，消纳所受的制约最小（省去了边际输电价格，以及绝大多数的边际配电价格），而零售价格最高，因此回报率最高。

 

但是以分布式光伏为主的分布式清洁能源，同样存在“间歇、波动、随机”的问题，而且还存在“高渗透率的分布式光伏、影响公共配电网系统安全稳定运行”的问题。所以需要在分布式这个层级上，形成更加自洽、更加智能、更加互动的“源网荷储充”的新型配电系统，我们把这种新型配电系统理解为“分布式智能电网”。

 

我们可以认为，要实现“碳中和”，需要构建以新型电力系统为核心的新型能源体系；在新型电力系统的架构中，集中式清洁能源和分散式清洁能源将各自发挥重要作用。

 

集中式清洁能源作为能源生产端，需要耦合到集中式、远距离、大型电力网络中，形成集中式电力大系统，这是一种新型电力系统，也受到输配电网络的安全稳定边界制约，而且越集中、发电容量越大，这种制约就越强烈，抬高了全系统获得成本。

 

另一种新型电力系统——分散式智能电网，由于其“小、快、灵”的特点，避免了对大电网的制约，甚至会对大电网的安全稳定运行提供重要支撑，且过去的发展一直受到阻碍，但在未来的电力市场条件下，获得更多发展机会，因此更加值得关注，甚至于要比集中式清洁能源基地更为重要。

 

分布式智能电网的含义

我们认为，分布式智能电网的分布式，表现为三个层次的含义：

层次一，大量接入分布式电源的智能电网

这个大量接入的电网，可以是智能微电网，也可以是主动式配电网，其核心特点是分布式电源，尤其是可再生的分布式能源占比很高，某些分布式智能电网甚至可以做到任何时段100%可再生分布式能源渗透（完全自治型微电网）。

 

层次二，在物理空间上大量分散的智能电网

在一个较大的区域（比如城域）内，大量存在上述的分布式智能电网，这些智能电网之间存在水平协作（同一电压等级）和垂直协作（不同电压等级），形成更大范围的分布式智能电网。

 

层次三，在逻辑空间上汇集大量分散资源的智能电网

这个分布式智能电网更接近高级版虚拟电厂（VPP 3.0）的概念，就是跨越不同管理边界、不同产权边界的各类配电网或者微电网，以“信息流+电流+控制流”三流合一的方式，将微电网或者各类可调度的分布式电力资源进行汇聚，实现逻辑上的“分布式智能电网”。

 

分布式智能电网的物理内涵

那么分布式智能电网和微电网有什么区别？从广义的角度，我们认为基本是一样的，但是从狭义的角度，我们认为存在侧重点的一些细微差异。

 

从配电网的电压等级来看，大致可以分为四个层级：

城市级的公共配电网（主要电压等级在35kV以上）、园区级的公共配电网（主要电压等级在10kV）、用户侧中压配电系统（主要电压等级在10kV）、用户侧低压配电系统（主要电压等级在0.4kV及以下）。

 

 

就过去的项目总结来看，多数的微电网项目是以园区公共配电网为主，配置源网荷储形成的，也有部分用户私有的微电网系统，主要是10kV及以上的系统居多。但是分散式智能电网系统，我们认为有两点可能和过去的狭义微电网有差异：

 

一、控制律的变迁

从项目形式和关注重点来看，过去的微电网更多的是从电力系统的角度，强调分布式电源接入以后，微电网能够实现系统的安全稳定控制运行，并且以“离网”或者“并网”的方式运行。从概念上、系统架构和控制架构上，更像是一个大电网的缩小版。

 

但是我们认为分散式智能电网，其侧重点，在基安全稳定的基础上，更多的关注经济性和互动性，也就是在电力价格信号和绿色电力消纳的多目标下，如何最大限度的协调好负荷资源、储能资源和分布式发电资源，实现“源网荷储”的最优互动，其视角从“调度控制”，过渡到“互动协同”，背后的系统控制律从“指令式”转换到“协同式”、“自律式”、“自治式”，更多的体现分散特性。

 

二、实现“配-用一体化”的新型配电系统

分散式智能电网，需要更多的纳入0.4kV以下的，大量分散式低压侧负荷资源（包括低压侧并网的分布式光伏资源），而且项目体量可能更为多样化，不再是以较大规模的分布式能源项目为核心（MW级的光、储项目）。

 

所以分布式智能电网的另一个可能特点，就是打通“配-用”环节，将公共配电系统和用户配电系统融合起来，从电力系统的角度它们本身就是一体的，只不过由于产权问题导致了人为的割裂。电网公司受制于管理边界，用户私有电力系统末端的负荷侧资源并未得到充分的重视与开发，而分布式智能电网则需要突破这一点，形成“配-用一体化”的运营管理架构和技术架构。

 

分布式智能电网的逻辑内涵

如果说分布式智能电网的物理内涵，相较于微电网的区别还是比较牵强，那么其逻辑意义，我们认为与微电网相比就存在较大的差异了。

 

分布式的分布，不仅仅是空间上的分布，更重要的是在逻辑上的分布和聚合，产生出系统层面的更大价值。就像移动互联网并不是简单的“移动中的互联网”，而是通过聚合海量分散的C端用户，产生UGC（User-generatedcontent），并形成Web2.0的商业价值。

 

如果说微电网是缩小了的电网，那么它本质上还是大电网的缩微版，那么分布式智能电网就是电网的新时代，参考Web2.0的UGC（用户生产内容），我们不妨理解为用户生产能源UGE（User-generated Energy）。

 

这个Energy，可以是分布式电力，也可以是柔性负荷，汇聚起来就是VPP的形态。因此，分布式智能电网的逻辑内涵，是把分散在电力网络各个地方的小微资源，以信息流的方式汇聚起来，形成逻辑资源池，以虚拟电厂的高阶形态，参与到大电网的运行中，并在电力市场中获得相应回报。

 

 

总结

作为一个新的概念，分布式智能电网的概念和内涵，还有待进一步的分析、探讨和实践，期待分布式智能电网在双碳和电力市场化的驱使下，发展得更好。

 

一家之言，仅供参考，请多指正，谢谢！