新型電力系統(tǒng)的發(fā)展之路

隨著“雙碳”發(fā)展與能源轉(zhuǎn)型的持續(xù)推進(jìn)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)正在向清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好的新型電力系統(tǒng)演進(jìn)。新型電力系統(tǒng)核心特征在于高比例新能源廣泛接入，新能源占據(jù)主導(dǎo)地位，加速替代化石能源，成為主要能源形式；還表現(xiàn)在高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源，兼容新能源發(fā)電存在較大的隨機(jī)性與波動性、脆弱性等問題。如何充分發(fā)揮電網(wǎng)大范圍資源配置的能力，增強(qiáng)電網(wǎng)向數(shù)字能源全產(chǎn)業(yè)鏈的輻射能力，共同培育能源數(shù)字協(xié)同生態(tài)，合力打造新型電力系統(tǒng)。

從電源側(cè)看，體現(xiàn)為清潔能源發(fā)電逐漸成為新增裝機(jī)的主體。據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：截至2022年7月底，全國發(fā)電裝機(jī)容量約24.6億千瓦，同比增長8.0%。其中，風(fēng)電裝機(jī)容量約3.4億千瓦，同比增長17.2%；太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約3.4億千瓦，同比增長26.7%。2022年1-6月，我國光伏發(fā)電新增3088萬千瓦，占全國新增裝機(jī)的44.7%，其中分布式光伏新增裝機(jī)1965萬千瓦。

從電網(wǎng)側(cè)看，電網(wǎng)發(fā)展將形成以大電網(wǎng)為主導(dǎo)、多種電網(wǎng)形態(tài)相融并存的格局。交直流混聯(lián)電網(wǎng)為主干網(wǎng)，同時微電網(wǎng)、分布式能源、儲能和局部直流電網(wǎng)將快速發(fā)展，與主干網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，支撐各種新能源高效開發(fā)利用和各類負(fù)荷友好接入。

2021年7月，國家電網(wǎng)公司新型電力系統(tǒng)分布式新能源調(diào)度綜合試點(diǎn)落地河北省保定市。

2022年，西寧已建成目前為止全國最大的新能源集控中心，累計接入光伏場站86座，接入容量近11GW，匯集接入2000多萬數(shù)據(jù)測點(diǎn)。通過AI算法數(shù)據(jù)分析，解決新能源接入后面臨的許多難題。

2022年，廈門作為新型電力系統(tǒng)城市級示范區(qū)，通過“一鍵順控”、“群調(diào)群控”等數(shù)字化應(yīng)用，力保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)調(diào)配。

2022年，南方電網(wǎng)深圳供電局的智能化建設(shè)已經(jīng)覆蓋包含新能源在內(nèi)的輸電、配電、變電、售電全過程，電網(wǎng)提供的電力更加穩(wěn)定可靠。

新型電力系統(tǒng)的當(dāng)下之困

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》(GB 38755-2019）、《分布式電源并網(wǎng)技術(shù)要求》（GB/T 33593-2017）有關(guān)規(guī)定要求，通過10（6）kV~35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源應(yīng)具有有功功率調(diào)節(jié)能力，并能根據(jù)電網(wǎng)頻率值、電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)指令等信號調(diào)節(jié)電源有功功率輸出；分布式電源參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方式包括調(diào)節(jié)電源無功功率、調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備投入量以及調(diào)節(jié)電源變壓器變比等要求。

由于早期電力基建因素影響，我國南北電網(wǎng)對接入的工商業(yè)分布式光伏系統(tǒng)能承擔(dān)的消納適應(yīng)程度均有所不同。缺乏有效承載力評估、實(shí)時監(jiān)測和調(diào)節(jié)控制手段；目前尚屬于“盲調(diào)”階段，對電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和電力平衡有一定影響。

再者，配網(wǎng)負(fù)載與新能源裝機(jī)量不匹配。隨著高滲透率分布式光伏的大量接入，會造成部分低壓臺區(qū)光伏發(fā)電超過臺區(qū)用戶消納能力，導(dǎo)致局部電網(wǎng)反向重過載、末端過電壓問題凸顯。

其三，我國分布式光伏以戶用和工商業(yè)二分天下，面對復(fù)雜多樣的待并網(wǎng)資源，調(diào)控業(yè)務(wù)信息安全也是各級電力主管部門的要務(wù)之一。

最后，國家電網(wǎng)與新能源資產(chǎn)投資商、運(yùn)營商的多方博弈。國家電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行之希冀，新能源發(fā)電多多益善之訴求，現(xiàn)場運(yùn)維科學(xué)高效之管理，如何兼顧……？

新型電力系統(tǒng)的蝶變之旅

不同省市面對分布式光伏接入時態(tài)度迥異。有的通過發(fā)布提高準(zhǔn)入門檻的審批流程制度文件或指定運(yùn)營主體需具備的資質(zhì)，變相限制接入或分批有序接入；有的鼓勵自發(fā)自用，弱化余電上網(wǎng)；有的要求配套儲能或購買儲能指標(biāo)；有的則通過AGC調(diào)控。這些方式或會增加小型電站的投入與運(yùn)維成本，或造成光伏發(fā)電資源的浪費(fèi)，或不利于新能源推廣應(yīng)用與大批量接入……

分布式電源群管群控系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

為充分滿足省調(diào)調(diào)峰、地調(diào)直控的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)需求，通過分布式電源管控平臺智能管理，實(shí)現(xiàn)對地方電網(wǎng)的群調(diào)群控。達(dá)成對負(fù)荷預(yù)測智能調(diào)節(jié)；實(shí)時評估電網(wǎng)瞬時承載力；鼓勵居民戶用光伏、園區(qū)/企業(yè)分布式光伏、儲能場站、地方電廠等多方主體多元調(diào)節(jié)資源接入；基于配變臺區(qū)、配電線路、變電站實(shí)現(xiàn)分布式資源裝機(jī)容量、實(shí)時出力、可調(diào)容量批次分發(fā)與集中管控。

分布式電源群調(diào)群控系統(tǒng)組網(wǎng)——5G實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)接入

在分布式光伏場站端部署多合一5G融合終端，可接入場站內(nèi)遠(yuǎn)動裝置或RTU，也可直接接入場站內(nèi)逆變器、箱變測控、保護(hù)測控裝置、環(huán)境監(jiān)測裝置、電能表等終端設(shè)備。多合一5G加密融合智能網(wǎng)關(guān)在接入、加密后，先通過運(yùn)營商5G切片通道，將數(shù)據(jù)傳輸至地調(diào)安全接入?yún)^(qū)；再由集中式縱向加密裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，解密后的數(shù)據(jù)匯入AC物聯(lián)網(wǎng)管理平臺；最終由物聯(lián)網(wǎng)管理平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、處理與轉(zhuǎn)發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)管理平臺按照I區(qū)+系統(tǒng)采集要求，穿過橫向隔離裝置，將數(shù)據(jù)推送給I區(qū)+系統(tǒng)，同時接收I區(qū)+系統(tǒng)下發(fā)的反饋控制指令。

●多合一5G融合終端具有高安全接入性——可信授信認(rèn)證，IPsec VPN結(jié)合5G切片實(shí)現(xiàn)安全隔離；

●多設(shè)備集成運(yùn)維——借由物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)維管理，多設(shè)備數(shù)據(jù)接口集成于一身，簡少后期繁復(fù)運(yùn)維工作難度；

●縱向加密融合傳輸——內(nèi)置防火墻，集成縱向加密裝置，支持內(nèi)嵌電力調(diào)度縱向加密認(rèn)證芯片；

●支持調(diào)度縱向加密認(rèn)證功能；數(shù)據(jù)接口靈活擴(kuò)展兼容——自身架構(gòu)支持?jǐn)U展協(xié)議轉(zhuǎn)換、AGC(自動發(fā)電控制)等第三方應(yīng)用及調(diào)用。

多合一5G融合終端

●終端采用工業(yè)級設(shè)計，支持9.6 ~60VDC寬電壓；

●兼容5G、雙路RS485/RS232等；

●支持裝機(jī)、發(fā)電量、出力、電流、電壓、頻率等采集以及功率給定、自動控制等。

在擴(kuò)展性方面表現(xiàn)優(yōu)異：可接入空調(diào)等柔性負(fù)荷、分布式儲能管理、智能通訊網(wǎng)關(guān)、自動電壓控制（AVC）、動態(tài)無功補(bǔ)償（SVG）等。通過分布式電源群調(diào)群控管控平臺，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控場站多合一智能終端運(yùn)行狀態(tài)、遠(yuǎn)程運(yùn)維管理SOLARMAN APP及智能監(jiān)控，實(shí)時感知設(shè)備告警信息，協(xié)助調(diào)控中心智能管理光伏場站運(yùn)維。

調(diào)度遠(yuǎn)傳+SOLARMAN云平臺接入（指令閉環(huán)）+本地SCADA

相對于采用傳統(tǒng)的功能件調(diào)控方式，多合一5G融合終端在高穩(wěn)定、多擴(kuò)展、集調(diào)試、OTA遠(yuǎn)程升級等方面具有明顯優(yōu)勢。

適合多場景應(yīng)用

適用工商業(yè)分布式上調(diào)度-10kV&0.4kV并網(wǎng)、400V低壓集中匯流、10kV分布式光儲充工業(yè)園區(qū)/廠區(qū)、需調(diào)峰調(diào)頻的地方小火電站及熱電廠、商業(yè)樓宇與城市綜合體等高耗電用戶、整縣推進(jìn)的各地光伏運(yùn)營商與經(jīng)銷商。

新型電力系統(tǒng)的蝶變起舞

“十四五”期間，國家電網(wǎng)相關(guān)部門計劃投入電網(wǎng)改造資金2.4萬億元，大力推進(jìn)新能源供給消納體系建設(shè)。為加快建設(shè)現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)，促進(jìn)微電網(wǎng)和分布式能源發(fā)展，滿足各類電力設(shè)施便捷接入、即插即用，向低碳化、智能化、數(shù)字化深度拓展、可持續(xù)發(fā)展。電網(wǎng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為建設(shè)能源強(qiáng)國、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

審核編輯：郭婷