分布式光伏板布滿屋頂，風(fēng)力發(fā)電機(jī)扎根農(nóng)牧民家的庭院，穿戴式薄膜太陽(yáng)能裝置讓人人成為移動(dòng)的電源……這也許是未來(lái)某一天的日常情景，有些正在成為現(xiàn)實(shí)。隨著分布式能源技術(shù)的快速發(fā)展和新能源大規(guī)模并網(wǎng)，一個(gè)嶄新的能源時(shí)代離我們?cè)絹?lái)越近。屆時(shí)，電網(wǎng)將在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中扮演什么角色?電網(wǎng)作為能源資源轉(zhuǎn)換利用的樞紐和基礎(chǔ)平臺(tái)的作用將得到強(qiáng)化還是削弱?

只有大電網(wǎng)才能在更大范圍消納新能源

青海省互助土族自治縣班彥新村喜氣盈門，設(shè)在村里的光伏扶貧電站就要成為青海省首個(gè)接入國(guó)網(wǎng)光伏云網(wǎng)2.0平臺(tái)的電站，身穿紅馬甲的海東供電公司員工進(jìn)進(jìn)出出，檢查著配電設(shè)備運(yùn)行情況。

“我們村里蓋了新房，連豬圈上都裝起了光伏板，到年底還能有一些發(fā)電收益。”村民呂有賢對(duì)村里的分布式光伏電站贊賞有加。

青海互助的光伏扶貧電站是我國(guó)近年來(lái)分布式光伏發(fā)電大規(guī)模接網(wǎng)的一個(gè)縮影。

革命老區(qū)安徽金寨自2014年起作為光伏扶貧的“試驗(yàn)田”，開啟了一系列卓有成效的探索。截至目前，金寨縣光伏扶貧電站總規(guī)模已達(dá)19.02萬(wàn)千瓦，發(fā)電余額足額上網(wǎng)，通過(guò)一條500千伏線路實(shí)現(xiàn)電力外送。

“可以說(shuō)，電網(wǎng)為我們實(shí)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電大規(guī)模接網(wǎng)和精準(zhǔn)脫貧發(fā)揮了巨大的作用。沒(méi)有電網(wǎng)，我們發(fā)出的電就賣不出去;沒(méi)有電網(wǎng)，我們的分布式光伏發(fā)電裝置就是擺設(shè)。”金寨縣扶貧移民局副局長(zhǎng)趙彬說(shuō)。

新一輪能源革命的一大標(biāo)志是清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用。在新一輪能源革命推進(jìn)過(guò)程中，風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等清潔能源蓬勃發(fā)展。國(guó)家電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力也在顯著提升，2017年，全年棄電量和棄電率實(shí)現(xiàn)“雙降”，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)棄風(fēng)電量345億千瓦時(shí)，同比下降13%，棄風(fēng)率為12.9%，同比下降4.9個(gè)百分點(diǎn);棄光電量67.4億千瓦時(shí)，同比下降2%，棄光率6.3%，同比下降4.7個(gè)百分點(diǎn)。這些數(shù)字證明，新能源發(fā)電要大發(fā)展，離不開大電網(wǎng)的支撐作用。

與此同時(shí)，分布式能源的發(fā)展使眾多的電力客戶正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。“原本，這些電力客戶僅僅是電力消費(fèi)者，如今隨著分布式能源技術(shù)的進(jìn)步，他們正在轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ奶峁┱撸@種轉(zhuǎn)變正在改變著我們每個(gè)人的生活。”國(guó)網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所黃碧斌博士對(duì)記者說(shuō)，與傳統(tǒng)能源生產(chǎn)消費(fèi)方式下的電氣化相比，再電氣化進(jìn)程在生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)同步發(fā)力的特征十分明顯。

分布式能源快速發(fā)展，是否意味著電網(wǎng)不再重要?就我國(guó)國(guó)情來(lái)看，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)處于快速發(fā)展階段，人均用電量?jī)H為發(fā)達(dá)國(guó)家的五分之一，增長(zhǎng)空間仍十分巨大，僅僅依靠分布式能源，難以滿足快速增長(zhǎng)的電力需求。近年來(lái)，分布式電源雖快速起步，但未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)仍將受到資源條件、商業(yè)模式等因素制約，難以大規(guī)模替代煤電、水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等大型電源，需要通過(guò)集中式發(fā)電和大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電滿足將來(lái)的用電需求。此外，分布式電源所發(fā)出的電力同樣需要接入到大電網(wǎng)中進(jìn)行銷售。

黃碧斌表示，雖然電力系統(tǒng)面臨的形勢(shì)正因能源革命的深入推進(jìn)發(fā)生變化，但電網(wǎng)連接能源生產(chǎn)和消費(fèi)，作為能源資源轉(zhuǎn)換利用的樞紐和基礎(chǔ)平臺(tái)的作用依然沒(méi)有改變，電網(wǎng)在適應(yīng)和引領(lǐng)再電氣化進(jìn)程中仍將發(fā)揮關(guān)鍵作用。“大電網(wǎng)伴隨著電力工業(yè)發(fā)展的需要逐步發(fā)展起來(lái)，作為大機(jī)組、大電源高效開發(fā)利用的解決方案，以及實(shí)現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置的平臺(tái)，大電網(wǎng)目前仍是世界各國(guó)電網(wǎng)的主要形態(tài)。近年來(lái)，雖然隨著熱電冷多聯(lián)供技術(shù)和風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，分布式能源在一些國(guó)家得到發(fā)展和應(yīng)用，但分布式供電未來(lái)仍將是集中式供電的補(bǔ)充。”

分布式能源需要更堅(jiān)強(qiáng)智能的電網(wǎng)作支撐

美國(guó)電力工業(yè)組織愛迪生電力協(xié)會(huì)在一份報(bào)告中警告說(shuō)，“電力行業(yè)尤其是電網(wǎng)企業(yè)正在面臨分布式電源‘破壞性的挑戰(zhàn)’，正如固定電話產(chǎn)業(yè)受到移動(dòng)電話技術(shù)的沖擊，電力公司也擔(dān)心，隨著越來(lái)越多的公司和家庭、個(gè)人啟用太陽(yáng)能、風(fēng)能和其他新能源自行生產(chǎn)電能，他們將失去顧客和收入，與此同時(shí)，還得繼續(xù)負(fù)擔(dān)維系龐大電網(wǎng)的費(fèi)用。”

事實(shí)情況是怎么樣的?讓我們通過(guò)一組數(shù)據(jù)來(lái)了解。當(dāng)前，我國(guó)分布式光伏呈爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截至2017年年底，我國(guó)分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量2966萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)190%;新增裝機(jī)容量1944萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)370%。國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)，分布式光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量2810萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)207%，累計(jì)并網(wǎng)戶數(shù)74.28萬(wàn)戶，同比增長(zhǎng)265%。新增并網(wǎng)容量1894萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)330%。在國(guó)家電網(wǎng)供區(qū)內(nèi)，共有8個(gè)省份分布式光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量超過(guò)了100萬(wàn)千瓦。

與此同時(shí)，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量、售電量、跨省交易電量也向更高紀(jì)錄發(fā)起沖擊。2017年，國(guó)家電網(wǎng)供區(qū)售電量38745億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)7.5%，省間交易電量8735億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)10.6%，營(yíng)業(yè)收入23237億元，同比增長(zhǎng)10.9%。這組數(shù)據(jù)當(dāng)中，省間交易電量的快速增長(zhǎng)，反映出大電網(wǎng)省間調(diào)配能源作用仍然處于主流地位。

有關(guān)專家告訴記者，分布式能源的快速發(fā)展并不是不再需要大電網(wǎng)，而是需要更加堅(jiān)強(qiáng)智能的大電網(wǎng)作為支撐。

分布式能源發(fā)展最突出的一個(gè)瓶頸，在于其間歇性和隨機(jī)性。分布式能源發(fā)電無(wú)論是風(fēng)能還是太陽(yáng)能，均具有隨機(jī)性強(qiáng)、出力不穩(wěn)定、調(diào)峰調(diào)頻能力差、不能大規(guī)模儲(chǔ)存的特性，在發(fā)電過(guò)程中可能對(duì)電網(wǎng)造成功率的沖擊，影響客戶的用電質(zhì)量。此外，技術(shù)瓶頸導(dǎo)致分布式能源發(fā)電成本居高難下，尚未形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)的總體成本偏高。

一方面，出于提高供電可靠性的考慮，除了少數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行的分布式電源外，分布式電源一般均接入電網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)由電網(wǎng)為其提供電壓頻率支撐、系統(tǒng)備用等服務(wù)，發(fā)生故障或檢修退出時(shí)，由電網(wǎng)繼續(xù)為其客戶提供可靠的電力服務(wù)，以滿足電力客戶的可靠供電要求。

另一方面，為了節(jié)約投資，獲得最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益，分布式電源在設(shè)計(jì)時(shí)，往往以客戶的基本用電負(fù)荷、部分重要用電負(fù)荷作為容量選擇的參考。因此，在客戶用電高峰時(shí)期，分布式電源很有可能無(wú)法完全滿足客戶的用電需求，或在客戶的用電低谷時(shí)期，分布式電源電量過(guò)剩，需要大電網(wǎng)為分布式電源和用戶提供電量調(diào)劑余缺。

分布式電源大量接入將導(dǎo)致配電網(wǎng)潮流雙向流動(dòng)，成為有源網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)本地分布式電源發(fā)電過(guò)剩而頻繁向主網(wǎng)送電的情況。黃碧斌說(shuō)：“就我國(guó)實(shí)際情況來(lái)看，隨著分布式電源裝機(jī)容量的迅速擴(kuò)大，在2020年前，浙江嘉興、北京延慶等局部地區(qū)將出現(xiàn)分布式電源滲透率高達(dá)200%的情況，潮流將返送至220千伏電網(wǎng)。”

分布式電源改變了傳統(tǒng)電力輸送模式，要求主網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)強(qiáng)、功能更加完善，不僅能夠應(yīng)對(duì)分布式電源大量接入對(duì)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響，還進(jìn)一步要求主網(wǎng)與配電網(wǎng)建立起更加緊密的聯(lián)系，將分布式電源納入到主網(wǎng)監(jiān)控范圍內(nèi)，在全網(wǎng)范圍內(nèi)優(yōu)化配置分布式電源。

為了適應(yīng)和服務(wù)可再生能源發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司圍繞電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行消納、市場(chǎng)交易、并網(wǎng)服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新等方面，開展了大量工作。公司積極建設(shè)新能源并網(wǎng)及輸送工程，2017年共建成新能源并網(wǎng)及送出線路2742千米，滿足了5426個(gè)新增新能源項(xiàng)目并網(wǎng)需要。

儲(chǔ)能的作用也不可或缺。公司為提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，正加快抽水蓄能電站建設(shè)，截至2017年年底，累計(jì)建成21座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量達(dá)到1916萬(wàn)千瓦。為提升電網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)能力，公司實(shí)施全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，加強(qiáng)省間電網(wǎng)調(diào)峰互濟(jì)，盡最大努力消納可再生能源，同時(shí)推進(jìn)“兩個(gè)替代”，擴(kuò)大可再生能源消納空間，組織省間交易，擴(kuò)大新能源市場(chǎng)等。

通過(guò)這些措施，國(guó)家電網(wǎng)支持和服務(wù)新能源和分布式的能力得到不斷加強(qiáng)。未來(lái)能源時(shí)代，分布式能源由于技術(shù)的成熟、經(jīng)濟(jì)性的提高，在一定程度上彌補(bǔ)了大電網(wǎng)的局限性，有望成為集中式供電的有益補(bǔ)充，成為未來(lái)電力系統(tǒng)的重要組成部分。同時(shí)，大電網(wǎng)也對(duì)分布式能源更加友好，支撐著分布式能源的快速發(fā)展。