面向新型电力系统的配电网系统运行控制高质量发展思考
配电网系统运行控制高质量发展思考 何剑军 中国南方电力调度控制中心 知识产权声明 本文件的知识产权属南方电网公司所有。对本文件的使用及处置应严格遵循南方电网公司有关规定或获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经南方电网公司事先书面同意，不得对外披露、复制。 IntellectualPropertyRightsStatement This documentisthepropertyofandcontainsproprietaryinformationownedbyCSGand/oritsrelatedproprietorYouagreetotreatthisdocumentinstrictaccordancewiththetermsandconditionsoftheagreementunderwhichitwasprovidedtoyou.Nodisclosureorcopyofthisdocumentispermittedwithoutthepriorwrittenpermissionof CSG 目录 电力系统的发展趋势 新趋势面临的新挑战 配电网系统运行控制高质量发展思考 四 下一步展望 一、电力系统的发展趋势 （一）”双碳“目标引领电力系统发展方向 习近平总书记： “实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。” 要构建清洁低碳安全高效的能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统。 政策层面：国家出台多想减排政策与补贴机制，鼓励绿色能源发展技术层面：光伏、风电成本大幅下降，智能电网与储能技术日益成熟，源网荷储协同互动。市场层面：绿色电力需求激增，共同驱动电力企业加速数字化转型，迈向低碳、智能的未来能源体系 一、电力系统的发展趋势 二）国家能源战略指导配电网高质量发展 国家发展和改革委员会文件国家能源局 《国家发展改革委国家能源局关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》（发改能源【2024】187号）、《配电网高质量发展行动实施方案（2024一2027年）》（国能发电力【2024】59号）相继发布 发设玺源（2024】187号 国家发展改革委国家能源局关于新形势下配电网高质量发展的指导意见 着力推动配电网高质量发展，紧密围绕新型电力系统建设要求，目标建成“安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合”的新型配电系统，为经济社会发展提供有效支撑。 企业 配电网作为重要的公共基础设施，在保障电力供应、支撑经济社会发展、服务改善民生等方面发挥重要作用 随看新型电力系统建设的推进，配电网正逐步由单纯接受、分配电能给用户的电力网络转变为源网荷储融合互动，与上级电网灵活耦合的电力网络。 一、电力系统的发展趋势 （三）人工智能成为支撑新型电力系统高质量发展的关键 党的二十届三中全会指出，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。必须以新发展理念引领改革立足新发展阶价段，完善推动高质量发展激励约束机制，塑造发展新动能新优势 习近平总书记去年底在黑龙江考察时强调，“整合科技创新资源，引领发展战略性新兴产业和未来产业，加快形成新质生产力。”人工智能契合新质生产力的高科技、高效能、高质量特征，谋划人工智能新兴产业布局，关乎新质生产力培育和发展。 ◆美国：将人工智能、量子信息科学、先进通信网络/5G、先进制造和生物技术等作为未来产业布局的重点领域： ◆日本：将人工智能、超算、大数据、卫星、清洁能源、生物技术等领域作为发展重点； ◆欧盟：相继在人工智能、量子技术、生物科技、低碳技术、数学健康、空关科技、纳米技术等领域布局。 一、电力系统的发展趋势 （四）新形势下电力系统发生深刻变革 随着以“绿色低碳”为方向的新一轮能源革命在全球蓬勃兴起，以“云大物移智”为代表的新技术在各行业广泛应用，电力系统在结构、形态、运行机制、技术支撑等方面正发生深刻变革 源网荷电力电子化 一、电力系统的发展趋势 （五）电力系统“源网荷储”各环节发生深刻变化--电源侧 >可再生能源：成为第一大装机电源，2060年占比将达88%，风光新能源成为主体性电源。>火力发电：装机容量下降，2060年占比仅9%，转型为保障性电源》储能演化：新能源不具备储能属性，一次能源“自带储能”和旋转动能大幅减少。 一、电力系统的发展趋势 （五）电力系统“源网荷储”各环节发生深刻变化--电源侧 传统电源形态 未来电源形态 电源类型：以大规模集中式传统电源为主，新能源装机发电占比较小。 电源类型：新能源发电占比大幅提升，分布式电源成为电力供应重要组成部分。 时空分布：远离负荷中心，主要集中在我国西部和北部地区，相对确定、稳定、可预测。 时空分布：大量分布式电源点多面广就地接入配网，出力特性波动、间歇和随机。 技术特性：分布式电源可控性较弱、惯量低、响应速度快出力具有较强不确定性等 技术特性：可控性较强、惯量高、响应速度慢、出力相对确定等。 一、电力系统的发展趋势 （五）电力系统“源网荷各环节发生深刻变化--电网侧 系统重心下移，并网主体由大容量、高电压、集中接入向小容量、低电压、分散接入拓展。 一、电力系统的发展趋势 （五）电力系统“源网荷”各环节发生深刻变化--负荷侧 负荷类型多样化、场景多元化、主体电力电子化。 源荷边界趋向模糊，衍生用电负荷高度不确定性 公共负荷占比大，保供需求旺盛 夏季最高公共建筑负荷占网供负荷超40%，对电力保供提出底线要求 负荷大功率冲击趋势明显 充电桩、岸电系统、高铁动车等大功率冲击型负荷增多，对配电网充裕性与供电质量提出更高要求 一、电力系统的发展趋势 （五）电力系统“源网荷”各环节发生深刻变化--负荷侧 传统负荷形态 未来负荷形态 负荷类型：电动汽车成为电力负荷重要组成部分，产消一体新型负荷大量涌现。 负荷类型：主要为生产生活用电。 时空分布：时间上具有波动性和随机性；空间上具有广域性差异性和随机性等特征 时空分布：空间分布不均衡时间分布可预测性较强。 技术特性：强可调节性、控制连续性、高互动性等。 技术特性：弱可调节性、控制刚性、低互动性等。 一、电力系统的发展趋势 （六）配电网逐步发展为新型电力系统的“主战场” 口随着新型电力系统的发展，海量分布式电源、新能源汽车、新型储能、虚拟电厂等各类要素蓬勃发展，以多样化、多维度、多时间尺度广泛并入配电网运行。 口分布式电源、分布式储能与新型负荷的大量接入使得配电网出现供电多元化、用电互动化、电力电子化、装备智能化以及管理数字化等全新形态特征。 口配电网正逐步由单纯接受、分配电能给用户的电力网络转变为源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力平台，在促进分布式电源就近消纳、承载新型负荷等方面的功能日益显著。 目录 电力系统的发展趋势 新趋势面临的新挑战 配电网系统运行控制高质量发展思考 四 下一步展望 二、 新趋势面临的新挑战 新型电力系统新要求 随着新型电力系统建设步伐加快推进，新形势下对系统运行能力提出了新要求 新型电力系统建设任重道远 口协调好常规电源与新能源发展 准确把握“双高”“双低”“双波动”特性 口提升源网荷储协调控制等基础能力 统筹好新能源与电力保障的关系 ★具备“三预”能力： ★掌握“三可”技术： 新能源可观、可测、可控技术 系统运行的预测、预警、预报能力 二、 新趋势面临的新挑战 （二）新型电力系统运行调控挑战 新能源发电波动性对多尺度电力电量平衡带来影响，系统可靠供电面临挑战， 新能源发电低惯量、弱支撑特性导致频率、电压失稳风险加大，系统安全稳定面临挑战 系统安全稳定运行挑战 国外大停电事故频发，揭示新能源大规模脱网、新能源关联断面越限、保护误动作、稳定防线失配等风险。 ·系统惯量大幅下降 ·系统短路容量降低 英国国调公布其短路水平持续走低趋势，作为系统电压支撑强度的重要指标，导致电压失稳风险加大。 "2019.8.9"英国大停电事件中惯量不足致使故障后频率变化加快新能源等设备脱网，最终酿成频率失稳和大停电 "2.9"斯里兰卡全国大停电（分布式光伏脱网）"2.25"智利全国大停电（保护误动作）"3.1"洪都拉斯全国大停电（稳定防线失配）3.15”巴拿马大停电（稳定防线失配）"4.23”越南大停电（新能源主导断面越限）"4.28"西班牙葡萄牙大停电（大规模新能源脱网） 国外大停电事故频发，揭示新能源大规模脱网、新能源关联断面越限、保护误动作、稳定防线失配等风险。 二、新趋势面临的新挑战 (三）调度运行面临多方面的挑战 新型电力系统的“双高”、“三性”，给调度运行带来诸多挑战 二、新趋势面临的新挑战 （四）配电网调度运行面临多方面的挑战 口在分布式新能源、电动汽车、新型储能等新要素大量接入配电网，以及微电网、源网荷储一体化、虚拟电厂等聚合模式广泛应用的背景下，配电网逐步呈现“配电网有源化、对象多元化、主配协同化三大特征。 主配协同化 配电网有源化 对象多元化 形成分层分区的主配协同平衡模式，不同区域、不同时段的平衡特点。>主配协同在故障处置中呈现高效联动特征，提升处置效率。主配上下级保护配合适应有源配电网新的系统特性带来新的保护机理。 多元用电负荷呈现高比例融入态势各类负荷大规模接入。》负荷兼具消费与生产属性，电源电网和用户共同参与调度和管理。新业态加速崛起，新兴业态加速发展并形成规模化效应。 能源结构性变革加快，南方区域分布式光伏自2022年起连续三年实现“翻番”增长。低压分布式光伏成为主体，配电网从无源网络逐步演变为有源网络。 二、新趋势面临的新挑战 （四）配电网调度运行面临多方面的挑战 口新型电力系统下配电网有源化加剧了三大电网运行风险： ·潮流双向流动增加调控难度。·有源化导致三道防线切除能力受限。·新能源点多面广，实时调控需求大，网络安全压力剧增， 系统平衡风险 电网安全风险 网络安全风险 电网稳定特性更加复杂，频率、电压问题突出。》电网安全风险持续加大，第三道防线承受冲击，故障范围扩大。》电网稳定分析难度加大，传统分析方法难以准确反映新型配电网特性。 平台自身脆弱，存在权限管理不严数据加密不足，易成为攻击入口。》终端设备量大且运维不足，易引发调度指令篡改、数据泄露等风险。终端设备量大且运维不足，易引发调度指令算改、数据泄露等风险。 分布式新能源快速发展导致电力调节难度显著增加。》分布式新能源削弱电网调峰能力导致电网调峰难度大。》分布式新能源“四可”能力不足增加大电网平衡难度。 新趋势面临的新挑战二 （五）配电网运行面临“两个转变”“三个挑战”“九大问题” 口伴随配电网全新形态特征的出现，配网运行发展面临“两个转变”： 从传统“无源”单向辐射网络向“有源双向交互系统转变 由单一供电主体向源网荷储资源优化配置平台转变 新型配网系统形态 二、新趋势面临的新挑战 （五）配电网运行面临“两个转变”、“三个挑战、“九大问题 随着分布式电源、新能源汽车等新要素广泛接入，新型储能、虚拟电厂等新兴市场主体和新业态模式蓬勃发展，配电网高质量发展面临电力电量平衡、安全稳定运行和经济高效发展三大挑战，对应九大问题。同时，配网调度运行面临：态势感知难、源荷预测难、精准控制难等三大困难 目录 电力系统的发展趋势 新趋势面临的新挑战 配电网系统运行控制高质量发展思考 四 下一步展望 三、配电网系统运行控制高质量发展思考 口新型电力系统发展，本质上是新能源大规模接入的过程，调度机构面对的是“双高”背景下电力系统的源网荷储协同优化调控问题，解决的关键在于“电力电量平衡”和“电力系统安全稳定” 三、配电网系统运行控制高质量发展思考 口伴随新型电力系统的发展，传统调度运行业务的内涵也发生重大的变
