智能电网下新能源与常规能源协调发展初探

陈建辉 大唐韩城第二发电有限责任公司

新时期，我国提出2060年前实现碳中和目标，这要求加速构建清洁低碳安全高效的能源体系，实现对化石能源消耗量的有效控制，积极提高利用效能。通过积极开展可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。构建智能电网，实现新能源与常规能源的有效协调发展，进而减少能源的消耗，控制碳排放，推动碳中和目标的实现。

一、加速智能电网建设的背景

我国能源燃烧占据全部碳排放的88%，其中电力碳排放占据全社会碳排放的25%左右。近年来，我国大力发展新能源、提升电网智能调节能力等，获得了不错的节能减排措施。当前，全社会电气化水平不断提升，越来越多碳排放从终端用能行业转移到电力，电力行业的碳减排压力不断增加。我国既是能源生产大国，也是消费大国，不过能源综合利用率水平不高。实现碳中和的目标，对电力系统有着更高的要求，使其面临很多挑战。未来，电力系统改造升级以及投资布局，面临很多的新挑战，例如可再生能源渗透率和弃电率为正相关关系，降低弃电率有着很大挑战。除此之外，大量分布式能源聚合体也给电网的运行能力以及调度水平有着很大的考验，需要积极优化电力系统结构建造，既需要保证可再生能源消纳，同时也需要解决高渗透率的分布式可再生能源带来的冲击，解决电网安全稳定运行的挑战。为推动电力增长零碳化发展，发展清洁与循环经济，需建设坚强大电网和智能配电系统协同发展，推动综合能源系统的发展。具体建设方面，构建以新能源为主题的电源结构，形成高弹性的数字化、智能化电网以及多元互动等的综合服务体系。现结合智能电网建设背景，分析新能源与常规能源的协调发展思路。

二、智能电网下新能源与常规能源实现协调发展的方向

（一）智能电网与光伏的实例分析

以某项目为例，为光伏发电并网工程，系统由1.1MW的屋顶光伏与250kW×2h的储能系统组成。从系统的构建角度分析，采用了分布式接入控制管理系统和新型智能自愈式馈线自动化处理模块等，通过发挥分布式电源和微网技术以及设备的优势。构建的分布式接入控制管理系统，发挥技术的优势，实现分布式电源优化控制和协同调度以及能源经济调度等多样化功能，促使多微网系统的稳定性与高效化以及安全化运行。采用自愈式馈线处理系统，解决了配电自动化系统故障处理和分布式电源接入的协调配合问题，有效处理复杂配电网的故障问题。

分布式光伏发展具有较强的不稳定性，整个发电并网环节，要解决很多的技术问题，尤其是运行与检修安全问题。若出现电流倒送的情况，则会使得电网运行面临很大的安全隐患。在建设工作的开展方面，搭建完善的分布式光伏发电并网信息采集和运行监控系统，制定了相应的标准，为电网系统和分布式光伏项目提供具体的解决思路。为了解决并网问题，采取以下技术措施：1）规范分布式光伏监控主站系统的建设规范，同时构建了1套分布式光伏运行监控系统。2）开发符合实际需求的分布式光伏电站的并网接口一体化装置。3）制定混合通信环境下的通信解决方案，既满足信息安全需求，同时达到二次系统安全防护要求。采用微电网技术手段，使得太阳能产生的电可以直接供给工厂设备使用，同时有效减少了交直流转换的复杂且高能耗的过程。

（二）能源协调发展的问题

智能电网具有自愈性特点，同时也具有自动抵御攻击的优势，可以有效地满足客户用电的需求。构建的智能化电网，对各类发电形式接入时的兼容性更强，可促使电网保持高效化和稳定化运行。从智能电网下新能源与常规能源实现协调发展的角度分析，智能化电网既需要支持新能源安全稳定适宜的接入，并且也需要适应分布式发电与微电网的接入，进而满足电力的多样化需求，实现和用户的有效互动。其中，新能源具有可再生和可属地化开发的优化，环保效益突出不过缺点也比较明显，例如能量密度低等，接入新能源会给电网稳定运行带来很大的挑战。

（三）能源协调发展的方向

新能源渗透率不断提高，使得电网强度下降。从新能源发展现状分析，新能源电网适应性标准不断演进，着对支撑电网的稳定性有着较高的要求。目前，德国与澳大利亚等新能源渗透率很高的国家，在具体推动方面提出了新的建模以及更为严格的电网标准规范。从我国的情况来看，最新发布的2019年新国家标准GB/T37408技术规范也适应新发展，强化了电网适应性要求，例如高穿有功稳定性与高低电压穿越能力等，提出了更高的要求。未来，低SCR电网环境背景下，光伏逆变器要具有精准度更高的并网算法。

光储一体化。未来，光储一体为发展的主要方向。在实际建设方面，面向未来打造智能光伏发电机，来推动光伏能源的发展。预计2025年，电站光储一体比例，将超过30%。光储在的结合，使得光伏电站由电流源转变为电压源，运用光储协同控制算法，来实现虚拟惯量等同步机特性，与此同时光伏发电技术指标向着光电靠拢，达到可储可控制的状态，促使电网得到增强。这需要解决安全与寿命等各类问题，切实保障电池生命周期内，电池利用率最大化目标的实现。

数字化。从智能电网的建设推进角度分析，数字化为重要的基础。现阶段，5G技术与云技术等快速发展，预计2025年将有超过90%的电站会实现数字化，使得光伏电站极简化、智能化和高效化管理实现，打造有机的智能化生命体[1]。

三、智能电网下新能源与常规能源实现协调发展的策略

（一）做好政策的协调

智能电网下新能源与常规能源实现协调发展，还需要加大政策的投入力度。采取以下措施：1）财政支持。结合具体项目情况，针对新基建提出财政支持政策，例如充电设施奖补资金等，促进各项建设工作的开展与落实[2]。2）金融支持。积极鼓励引导银行与其他金融机构，加大对智能电网下新能源的建设投入。通过构建多元化投融资体系，进而吸引更多的社会资本参与，高质量推进基础设施的建设。3）规划用地。智能电网下新能源与常规能源实现协调发展，在基础设施建设方面需要解决用地问题，需要加大用地政策的支持力度。4）用电价格。从用电端的角度出发，如何降低用电成本成为重点。围绕新能源与常规能源实现协调遇到的挑战与问题，通过完善政策支持力度，积极推进各项工作，完善基础设施，促使综合能源网形成[3]。

（二）利用技术协调

随着智能化电网的建设，新能源与常规能源的协同发展加速，能源结构也会产生很大的变化，向着新一代综合能源系统方向发展。通过构建综合能源模式，达到拉通生产与消费的效果，促进碳中和的实现，具有很高的推广价值。从综合能源的建设角度分析，形成源-网-荷-储一体化的自治系统，要从基础设施出发，构建以ICT为底座的基础设施，贯彻平台+生态理念，做到融合创新，促使能源利用率得到降低，同时能源成本得到降低。在网络安全风险与用户隐私方面，围绕系统可靠性和安全性以及隐私性等技术指标，除了做好硬件的设计与制造控制外，还需要强化预测性维护，保障系统的稳定性；软件方面则需要构建分层级防御系统，达到分层可控和分层防御等效果，保障软件的安全性与可靠性。通过引入5G技术和AI技术等，增强光伏系统的稳定性。未来，在技术方面，组件/组串级监控及智能关断、AFCI，将会发展为光伏电站的标配，同时形成统一的而标准。将光伏打造为助力能源，主动安全技术为重要的保障力量。AI智能化电弧防护，通过将AI算法融入AFCI，实现精准化检测，达到快速故障保护的目的，同时保障分布式光伏的安全[4]。积极发展关键技术，例如RSD与AFCI以及RSD等，为光伏能源利用提供支持。综合运用区块链和5G技术等，为分布式电站的构建提供技术支持，形成协同管理的虚拟电站，进而更好地参与电力系统的调度和交易等。基于分布式光伏场景，受到虚拟电站技术快速发展的影响，衍生的新型商业模式，带来新的经济增长点。预计2025年，超过80%的户用光伏系统将会接入各类VPP网络。智能电网建设过程中，采用AI技术，挖掘人工智能和物联网等的技术优势，通过集成海量的专家经验以及自学习，使得算法和算力以及算据等可以发挥有效的作用[5]。基于此技术手段，替代运维专家开展诊断，进行运维决策。利用智能化跟踪算法，使得组价和支架以及逆变器协同运行，发挥技术的价值。通过智能IV诊断以及精准化定位故障，提高运维管理的水平。除此之外，使用无人机技术和清洗机器人以及人脸识别技术等，实现对故障诊断和光储协同以及智能化巡检等模式的重构[6]。

（三）综合化发展

新能源与常规能源具有相互促进和协调的特点，在推进两者协调发展的角度，需要保持发展速度同步以及技术相互适应。与此同时，技术发展和政策法规必须要相互配套。在实践中必须要努力提高智能化电网接纳新能源发电的能力，进而满足新能源发电的响应需求，同时也需要做好电网的整合，方便新能源大规模并网，形成新能源格局。围绕能源资源和负荷需求的矛盾，积极推进智能化电网的建设[7]。对电力行业现有的结构进行调整，消除协同发展的弊端。推进新能源发电模式发展的同时，逐渐缩常规能源的规模。由于新能源与常规能源存在差异，合理运用新思维，优化能源结构的配置，实现两者的优势[8]。

四、结语

综上所述，智能电网下新能源与常规能源实现协调发展，需要政策与技术等的支持。围绕两者的协调发展难题，完善基础设施，推动综合电网的发展。通过有效解决面临的挑战与问题，促使智能电网快速发展，创造更多的效益。