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配电网发展规划能力提升的思考
——访国网经济技术研究院配电网规划设计中心主任吴志力

2021-01-28才秀敏

电器工业 2021年1期
关键词:配电网规划评估

/本刊记者 才秀敏/

吴志力,教授级高级工程师,毕业于浙江大学电力系统及其自动化专业。现任国网经济技术研究院有限公司配电网规划设计中心主任,公司首批工程技术专家,IEEE PES电力系统运行、规划与经济技术委员会分布式资源与配电网规划分委会主席,中国电机工程学会标准工作委员会委员、分布式发电及智能配电专委会委员。长期从事配电网规划理论、现代配电系统工程设计、能源互联网规划技术、分布式能源与微电网、直流配电,以及BIM、超导、5G等新技术在配电领域应用等的研究,多次获得中国电力创新奖、中国电力工程科技进步奖、国家电网公司科技进步奖等奖励。

我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,亟需加快配电网转型升级。但配电网粗放式发展模式尚未完全转变,效益效率逐年下滑。配电网点多面广、规模庞大,发展不平衡、不协调的问题依然突出。亟需健全配电网规划评价体系,强化标准规范与引领作用,推动配电网迈进高质量、高效益的发展阶段。“需以规划评估和技术标准为先导,以信息化手段为支撑,在保证安全质量的前提下,不断提升配电网的能源普惠能力、供电保障能力、综合承载能力和效率效益。同时,利用先进信息技术,强化数据保障和系统应用支撑,建成‘数据一个源、电网一张图、项目一个库、业务一条线’,提升配电网规划分析能力,实现发展专业数据资产化、流程规范化、业务自动化、管理精益化、决策智能化,推进配电网科学发展。”国网经济技术研究院配电网规划设计中心主任吴志力在接受本刊采访时表示。

电器工业:在整体的经济大环境下,请谈一下配电网目前发展的形式。

吴志力:第一,形势要求,国家的总体战略体现在要落实中央的决策部署,要求提升配电网能源的普惠能力,包括脱贫攻坚的成果,东部、中部、西部,对于配电网的建设要求、规划要求,都是不一样的。东部要推进城乡一体化建设。中部要推进供电的均等化。西部要保证供电保障的再提升。也就是说,我们国家三个区域内,对于配电网的规划定位是不一样的。规划要怎么落地,对于总体的配电网的规划来说是不一样的。所以,我们要着重持续提升可获得、可承受、可持续,非歧视的配电网的能源普惠能力,重点最后落脚在人民美好生活的需求上。

第二,从经济发展来看,在国内国际双循环相互促进的格局下,怎么加快“两新一重”的推进,跟配电网建设工程是密切相关的。有新型城镇化的建设、新型的基础设施的建设,也有重大工程的建设。不同的工程建设情况,对配电网的实施是有不同的,需要电力先行,适度超前,持续加强电网的供电保障能力,满足经济社会的发展需求。

第三,能源革命。在2020年前,能源结构是一个优化期,能源清洁低碳的发展需要考虑整体的电网综合承载能力。2020~2030年,能源领域的变革期,能源消费的结构会有显著的优化。2030~2050年,能源革命的定形期,形成新型的能源体系。从近期看,可再生能源仍然会加速发展,分布式电源渗透率和电能占终端的消费比重也会不断提升,这就要求配电网具有强大的综合承载能力和资源配置能力,满足清洁能源的综合消纳,促进能源期待和电气化水平的提升。

第四,企业的发展。企业要追求国际领先的水平,就要提升电网的效率效应。实现国有资产的保值增值是国有企业的首要职责,国家发改委和国家能源局也对电网规划的投资、输配电价的核定、公平开放的监管、用电营商环境等方面提出了更为严格的要求,配电网发展由投资驱动转为以效率为导向,最终持续提升配电网发展的质量。

电器工业:在新形势下,我们要把配电网规划做好,能力的提升尤为重要,那么需要提升哪些方面?配电网规划在制定和实施的过程中,存在哪些问题?

吴志力:规划能力提升,主要有四个方面。第一,促进源网荷储协调的规划,落实整体规划的各种情况。第二,推动差异化、多形态配电网的规划设计。第三,建立规范的规划评估体系。第四,提升规划精细化的分析能力。

先谈一下我们工作的现状,在工作机制上,国网公司已经建立了各级联动、专业协同的规划管理体系和五年规划+股东调整,每五年做一次总体规划,2020年“十四五”规划完成之后,以后每五年会做一个滚动规划,最后会形成总报告、专项报告以及专题报告。这里所谓的各级联动是指从总部到省、地市、县、班组的市级规划,总体协同的工作开展是发展不协调的,最后形成的规划体系包含一个总报告,三个专项报告,这是一个规定动作,后续还有一些专题报告,根据每年的具体情况做一些调整。

专项报告里的城市电网发展和乡村电网发展以及评估,每一次规划都有这项工作。在技术方法上,总体的配电网规划是以配电网规划的导则为依据,以分区、需求预测为基础,这是总体的工作现状。存在哪些问题?配电网发展的模式还没有完全转变,效率效益重视程度也不够,规划落地执行缺乏保障,难以适应新形势下高质量、高效益的发展要求,亟需配电网的转型升级。配电网原来粗放式的发展现在还没有完全转变,配电网和输电网从总体建设上来看是不一样的,整体输电网的规划建设在各地市、省地市建设是比较有序的,相对配电网主观能动性强得多,从规划的落地上来说,还有很大差异,这主要也是由于配电网点多面广、规模庞大,整体发展不均衡、不协调导致的。因此亟需建全配电网规划体系中的评价体系,强化整个标准规范的落实、落地,推动配电网向高质量、高效益迈进。

关于配电网规划,一直非常重视编制,但配电网规划的实施始终难以保障,轻监督。落地执行存在一定偏差,大拆大建的现象仍然存在。所以说,逐年滚动规划的工作模式虽然已经考虑了这个问题,但是治标不治本,整体规划成效缺乏有效的保障。从规划层面上来说,我们能够把它做得非常好,但是为什么到了建设层面实施下来有时候会走样呢?因为实际情况变了,根据规划去实施的时候有差异了,因此亟需加强规划评估和监督,构建配电网发展的管控机制,深入剖析规划方法执行过程中产生的问题,树立规划的权威性和严肃性。

另外,规划方案的制定,大多是依赖于人员的经验判断和主观决策,现在来看配电网的规划,总体来说,从国网公司到省公司、从省级研究院到地市,需要规划人员的脑力来全力完成这些规划。要把国网公司总体的配电网规划做好,又能落地,主要还是靠人力。精细化的水平不高,依赖于人员的判断和决策能力比较高,因此难以应对分布式电源与多元化负荷广泛接入的发展需求。

规划工作缺少必要的信息化支撑,潮流短路可靠性基础计算难以得到保障,规划的精准分析能力也不足。实际工作中问题剖析主要靠统计,规划方案制定靠经验,规划成效分析靠报告。因此亟需加强配电网规划的信息化、数字化支持,提升规划的信息化水平。

在方案制定中,分布式电源的规划还缺乏统筹考虑。比如充电桩建设的规划,这个很难。充电桩建设的规划,以往我们是跟配电网的供电能力相衔接,而真正要做到充电桩的规划,不仅要衔接功能,还要和相关的社会资源相衔接,比如说要考虑建在加油站边上还是厂商边上,用电需求怎么做分析。分布式电源分布不均,新能源很难就地消纳。跨区重复地升降压,不利于整个区域的运行。同时分布式电源的分散无序接入,容易导致配电网低电压、过电压的问题,所以加强分布式电源的接入影响分析和消纳分析是非常必要的。

从规划方案上来说,要加强分析和衔接,促进配电网与电动汽车的协同发展。电动汽车充电负荷是有冲击性的,电动汽车可能会在不远的将来有一个短期的冲击性的增长。对于配电网的影响可能会比较大,很容易造成末端电压超标、配变过窄等问题,很多地方的充电桩可能没怎么用,这都是很特殊的情况。

从配电网技术发展的形态来说,配电网技术发展非常快,主动配电网、柔性配电网、弹性配电网、灵活配电网……各省都有不同的说法。这些配电网理念的发展和实践已经突破了原有的配电工程,成为输电网负荷电源之间实现能量传递、管理互动的一个中枢网。同时,差异化规划、网格化规划在实际工作中逐步推广应用。但是现有的标准更新完善比较慢,与新理念、新技术的引领和带动都比较有限。例如浙江省提出了弹性配电网,有没有考虑要制定什么标准呢?什么叫弹性配电网,它对我们整体设备的运行、整体的规划建设该起什么作用,该怎么落地,这些可能对我们来说都是一个考验。

从配电网的网络形态来说,主要是直流配电网和交直流配电网的互联,直流配电网现在发展很快,有一些试点,但实际上并不是很成熟,怎么能够做好,这都是需要我们去考虑的问题。包括现在一些电网结构,比如各种双花瓣、钻石形、蜂窝形等结构,对于整体规划,原则、方法、标准都需要有一个提升。

从设备问题来说,随着科技的发展,换流器、直流变压器等这些设备在配电网中广泛应用,精细、快速、连续调节的能力将显著改变配电网系统原有的运行特性,亟需补充新形配电设备有关的标准。很多设备现在都处于实验阶段、尝试阶段,尝试之后要出标准,现在来看,进度非常慢,在此种情况下,整体的推进非常慢,总结、梳理、优化都缺乏推进的动力。

所以,对于新型配电的有关标准,它的各种要求都需要我们抓紧落实。针对上面几个问题,我们需要在规划评估、技术标准上为先导,以信息化手段为支撑,保证安全质量的前提下,提升配电网的普惠能力、供电能力以及效率效应。所谓提升规划评估能力,要开展规划执行情况的评估,全面掌握规划实施情况,深入剖析存在的问题,形成全过程闭环管控,引导完善方案、引导科学发展,助力投资效率的提升。

电器工业:请谈一谈规划评估的依据和作用,评估的主要内容有哪些?

吴志力:规划评估的作用。第一,保证规划的落地。整体的配电网规划,有时候在落地方面还显不足,配电网规划的评估主要在于全面了解配电网规划的实施情况,客观评价规划取得的成效,深入剖析存在的问题,总结提炼经验做法,推进规划实施的建议,保证规划科学有效实施。做完的规划,如果不能很好实施,这个规划就不存在意义了。

第二,强化规划的严肃性。评估结果将作为动态调整规划项目库,成为落实后续指导的依据,改变目前逐年滚动做法,强化规划的权威性和严肃性是非常重要的。这件事情已经在实施了,对各省、地市的前期规划做评估,再去落实后续的规划。如果前期规划有的地方没有落实,要找出原因,以控制后续规划的推进。

第三,提高规划的管理水平。评估将服务各个单位内部和相互间学习借鉴的需要,及时发布规划的评估结果,通过发现典型和处理标杆,明确改进方向,不断提高配电网规划的质量和管理水平。

长期以来,我们国家重视各级规划的编制,但是缺乏对规划实施过程的监督和反馈。新形势下,规划评估已经成为提升规划能力水平的重要举措,我们国家正在有序推进规划评估体系的建立和完善。2018~2020年,从国务院到国家能源局,都对整体规划的评估进行了一些工作上的安排。

配电网的规划评估,原则上以自评估为主,并按年度开展评估工作,实施年度的监测评估和定期总结评估相结合的工作机制,辅以专项评估为补充。定期总结评估主要包括中期评估和末期总结,五年规划期的其他部分也安排年度评估工作。这个评估现在来看是自评估为主,后续可能会安排从上至下的逐级评估。

评估的主要内容有五类:规划政策的环境变化情况引起的评估;规划边界条件适应情况评估;规划投资完成情况评估;规划项目进展情况评估;规划指标完成情况评估。评估之后如果有变化的话,会对规划进行调整,不同的情况会有不同的调整策略,根据结果,配电网会有一个滚动调整的建议。对于政策,如果原有的配电网规划已经难以适应,会做一些政策性、边界性的调整,这是原有的思路。预测结果或者五年规划期、投资总额等偏差比较大时,会进行调整。配电网规划偏差比较大、目标不能按期实现,也要进行调整。

电器工业:请谈一下规划标准目前的情况,标准引领的能力,总体规划标准的思路。

吴志力:研制新形态配电网规划设计标准,补充完善标准体系,推动技术标准、技术与标准的融合,以标准来引领规范配电网高质量、高效率的发展会起到一个比较好的作用。

标准引领的能力,就是标准化工作怎么能够对我们配电网规划起到一个推进的作用。第一,配电网点多面广,规划实施重在市县级,从国网公司层面到省公司层面,真正对于配电网建设的管控还是比较弱的。第二,配电网的人员多且分散,大多数属于基层,需要通过高质量、高水平的标准提升配电网规划人员的专业能力和技术水平。所以每年都有两次对配电网规划人员进行能力培训、技术标准的培训。第三,交直流配电网的技术进步对于要创新标准的修编或重新的编制、配电网的规划又会形成影响。

总体来看,规划标准目前的情况,存在供给不足、质量参数不齐,标准成就不灵活的问题。规划标准体系目前分系统规划类、工程设计类、设计选型类、分析评估类。这一类的标准还是不齐全的。

总体规划标准的思路,主要是把握配电网发展的方向,抓住标准化改革的机遇期,用标准的提升、引领、指导和规范能力对五大标准体系进行修正。

电器工业:互联网的时代,任何一项工作,都少不了信息化的支撑,请谈谈规划中信息化的支撑能力。

吴志力:从信息化互联网的模式下,借助信息化精准诊断配电网的情况,最后来论证方案的合理性,提升水平。这是从具体工作上比较科学的一种做法。

利用先进的信息技术、强化数据保障和系统应用支撑、建成数据一个圆、电网一张图,推进配电网的科学发展。信息化内容分三类,一是实现规划数据的管理的数字化,在规划的数据方面,借助大数据、人工智能等因素,实现源网和电网数据的融合管理,构建配电网规划基础数据库,满足发展规划业务数据的集成、处理与计算等数据应用需求,提升数据价值。

二是通过信息化的建设实现规划计算的分析的精细化,在计算模型方面,建立涵盖电动汽车等在内的配电系统元件模型库,满足各个形态的发展。在计算功能方面,具备配网的三大基础计算能力,并且能够支撑、支持配电网对各类源荷的承载能力。

三是实现规划业务的可视化和智能化,将逐步实现图数表统一的管理,基于规划数据和计算工具形成区域划分、现状分析、负荷预测等规划全过程的业务流程,支持线上规划、图上作业,实现智能化。我们依托于国家的专项工程、专项科研项目,研发了一个智能配电网的仿真计算平台,已经在四个省份进行了试点实验。

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