“双碳”目标下甘肃配网转型升级功能管理实践应用

纪青春 钱进宝 陈青云 韩吉利 郑 洋 陈 强

（国网兰州供电公司，甘肃兰州 730000）

1 研究背景

2020 年底，“碳达峰与碳中和”发展目标提出。2021年3 月，我国明确了要用可再生资源代替不可再生资源的决定，做好电力改革的工作，大力发展以新能源为主体的电力供给系统，实现“双碳”目标。大力发展可再生能源、新型电力系统，运用多元化的方式，如柔性的设备、灵活网架等，可有效满足人们对新型负荷用电的需求，如电动汽车等[1]。为落实中央及国网公司决策部署，甘肃公司加大配网建设力度，从管理、运行、技术等方面进行了诸多探索，但是由于基础条件较差，配电网转型升级仍面临极大挑战，其中，面对配网转型升级后的功能形态变化趋势、规划方法的变化以及未来该采取何种策略等问题都未能有效解决。对照形势变化和政策要求，工作中还存在一些不足和短板，面临不少困难和挑战，其中配电网转型升级面临极大挑战，要求我们全力推动新型电力系统建设，优化城市配电网，加快推进配电网网架结构优化调整。

以中国特色的社会主义思想作为主要的引导，深入落实能源安全开放的创新战略，以绿色低碳、安全高效、发展为目标，突出西北地区功率交换总枢纽、“西电东送”主通道、新型电力系统建设基地的战略定位，加快特高压直流外送通道规划建设，统筹推进灵活性调节资源和应急备用电源建设，扩大“陇电外送”规模，同步提升省内消纳利用水平，构建可靠、安全、智慧与绿色、共享的电网，让碳中和以及碳达峰的目标能早日实现，为人们的生活提供更多、优质的电力服务[2]。

2 配电网的发展历程

在电力系统中，配电网较为薄弱，随着科技和社会的发展，其结构和功能不断革新，发展至今形成数字化主动配电系统，未来将向着综合能源体系下的新型配用电系统发展。

2.1 传统交流配电网

经过20 世纪中末期的发展，电网系统在技术上日趋成熟，配电网规模不断扩大，形成了互联互通传统的高、中、低压配电网体系。此时配电网功能仅为单纯的电力分配，实现“电从远方来”的用电场景。

2.2 智能配电网

通信技术与电力设备的不断发展，使配电网的电力调度实现了自动控制，电能质量得到了保证。计算机技术的发展也为配电网的设计建设、仿真验证、监控检测提供了工具，电网防护水平和安全预警能力得到显著提高[3]。

智能配电网有效的保护控制有利于自动化的配电工作，提高了故障定位排除能力，使配电网供能可靠，能够实现网络自愈、排除意外停电风险等。同时，用户侧参与电网调节，形成“源—网—荷”互动的智能配电网雏形。

2.3 主动配电网

在原有配电网基础上大量接入分布式能源，对系统的短路容量、系统潮流分布等造成一定影响。可有效控制分布式能源的配电网就是主动配电网，以有效、灵活的管理实现潮流的分布。分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上对系统承担一定的支撑作用。

主动配电网旨在解决配电侧兼容大规模间歇式新能源、提升绿色能源利用率以及调整一次能源结构等问题。

2.4 数字化主动配电系统

数字化主动配电系统是随着数字技术在配电领域形态演进而发展出的综合性交叉技术领域，是现今配电网发展所处的重要阶段。

此系统是一种双生的虚拟化系统，遵守了信息安全标准，也遵守了统一的数据模型。这种先进的技术系统以经验为基础，采用数据模型的建构法，以有效的计算方法定义软件参数，融合空、天、地通信。分配资源，在运营环节中，协同感知、决策等多个环节，形成有效的决策体系，实现配电配备的数字化转变[4]。

3 “双碳”目标对配网转型升级的影响和要求

城乡经济的发展需要以配电网作为发展支撑，实现双碳发展的目标。配电网可有效地将能源生产和消费融合在一起，有效实现碳中和与碳达峰的目标。贯彻国家战略部署，推动配电网的发展，以新能源为主体落实新电力系统的发展，推进生态文明的建设。

3.1 接入配电网为确保安全，需采用大规模分布式电源以及高比例的接入方法

在双碳目标的影响下，分布式电源快速增长。估计到2030 年，装配式的分布式电源可高达2.9 亿千瓦（2.6 亿千瓦为分布式光伏装机，0.3 亿千瓦的分散式风电装机），占总装机的一成。

未来，配电网的形态也会有根本转变。在电力流向负荷侧有分布式电源注入，配电网由传统的“注入型”向“平衡型”“上送型”转变。在网络形态方面，因为分布式电源运用逆转变器设备并网，提升配电网电子化的程度，网络结构非常复杂，控制难度不断加大。

由于分布式能源发电具有随机性、间歇性和波动性，顶峰能力不稳定，风电在午高峰、晚高峰时刻出力均处于较低水平，光伏对午高峰能起到较好的支撑作用，但晚高峰时出力基本为零。

综上所述，分布式电源大规模、高比例接入对配电网的安全可靠运行提出了更高要求，要求配电网提升弹性自适应能力和对分布式能源的就地消纳能力，强化网源协调控制。

3.2 新型用能组织、产消者的大量涌现要求配电网更智能

第一，一些新型用能组织大量使用并接入了配电网，如智慧园区、大楼等，形成了一种双向的互动模式。第二，伴随电动汽车以及分布式储能的发展，出现了产消者。因此，配电网一定要具备极强的承载力以及强大的调控力，确保新能源消纳时，可满足多元化的接入需求。

3.3 持续扩大的系统成本要求配电网更高效

越来越多新能源装机出现，为了做好全额的消纳工作，系统所耗费的成本也会越来越多。因此，研究如何节约成本，或如何回收成本就成为了重要工作。打开更多的增效空间，有效提升产出的效率，才能更好地保证配电网的有效发展。

3.4 与能源互联网的紧密衔接要求配电网更开放

配电网涵盖电力生产、传输、存储和消费全部环节，具备能源互联网全部要素。“双碳”目标的提出，将推动配电网与能源互联网衔接更加紧密，要求加大投资、提升开放力度，加强与其他基础设施的融通融合，加快成为分布式可再生能源消纳的支撑平台、多元海量信息集成的数据平台和多利益主体参与的交易平台。

3.5 深入践行绿色发展理念要求配电网更低碳

配电网的数量极大，且种类也非常多，同时还有很多老、破、旧设备，因此，公司需要研究如何节约能源。加大配电网领域低碳治理力度，有效加强节能的管理工作，推动绿色的环保工作，配备节能高效的配电设备，合理控制运行损耗，带动电网全环节全流程绿色生态环保。

4 “双碳”目标下推进配网转型升级的策略

“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，也是配电网发展的机遇期、提升期，需要统筹安全与发展、速度与质量、成本与效益，加快提升配电网发展质量，构建以新能源为主体的新型电力系统，积极实现“双碳”目标。

4.1 提高配电网应对安全风险的能力

坚持系统性思维，强化落实配电网统一规划要求，加强输、配电网协调发展，有效提升配电网整体安全水平。要统筹推进分布式电源、微电网、局域网建设，积极稳妥实施增量配电业务改革。主动与政府配合，做好“双碳”目标任务的分解，认证好配电网开放的容量，最大限度减少弃风、弃光量，有效满足多源协同联动，做好有效连接。

4.2 实现配电网高效经济运行

加大老、旧、高、损配电设备更换力度，推广应用非晶合金变压器等优质节能设备；推动实现配电网建设改造全过程节能、节水、节材、节地；建立健全废旧配电设备回收体系，抓好六氟化硫气体开关设备回收处理和循环再利用工作；推进配电网同期线损管理，强化节能调度，合理安排运行方式，优化无功配置，加强谐波治理，改造迂回线路，减少重复变电容量，不断提升配电网经济运行水平[5]。

4.3 加快配电网向能源互联网升级

发挥配电网全要素功能特征和优化配置平台作用；加快配电网数字化转型，打造共建、共享、共治、共赢的能源大数据生态圈，推动接入更多的分布式可再生能源；深化“大云物移智链”等技术的应用，发展基于互联网平台的用户服务；促进配电网跨行政区互通互助，加强与智能交通、智慧家庭、智慧园区等协同，探索开展多站合一、多表合一、多杆合一等新模式新业态[6]。

4.4 努力占领低碳配电技术制高点

组织实施配电网绿色技术创新攻关行动，以科技创新破解能源电力深度脱碳的难题。充分利用首台（套）重大技术装备，支持配电网绿色技术应用，依托重大装备制造和重大示范工程，推动关键装备技术攻关、试验示范和推广应用，实现配电网更好地适应新能源快速发展。

5 推动配电网转型升级的建议

推动配电网转型升级，准确把握新型电力系统下配电网发展内涵要求，提高配电网供电服务基础条件和供电服务能力，提高分布式电源、充电负荷等接纳水平，提高重点区域、重要用户的电网防灾水平和电力供应保障能力，不断提升电网数字化、智能化水平。

坚持完善高压配电网网架结构。提高110kV 电网供电能力，承接东部产业转移、新增用电负荷及新能源发展接网需求，持续完善和增强高压配电网网架结构，提高城市电网的网架支撑能力，消除农村电网薄弱环节。有序平稳发展35kV 电网，因地制宜，采取就地升压、巩固加强及逐步退运等策略，实现35kV 电网的平稳过渡和转型升级[7]。

坚持中低压配网高质量发展。以问题销号为抓手，深入诊断分析2020—2022 年配农网大体量投入后，中低压配网“低、卡、重”及老旧设备等历史遗留问题解决成效，以及配农网投资建设精益化管理经验；以目标为导向，结合智慧城市配网及乡村振兴农村电网提档升级需求，差异化确定2023—2025 年配农网年度建设目标和重点，打造普遍提升、重点突出、样板示范的智能配电网。

坚持电网智慧化升级。加强信息、通信、控制技术的应用，提升电网数字化、自动化、智能化水平。优化通信资源配置，提升光缆网架安全可靠性、带宽承载能力和终端灵活接入能力。深化调控云建设，满足跨业务、跨机构、跨时域的数据需求；扩大35 ～110kV 调度数据网络覆盖范围，持续提高地区调度数据网可靠性；推进新一代调度自动化系统建设，强化源网荷储多元互动。加快配电自动化、主站功能实用化建设，差异化推进配电自动化系统建设，逐步实现对配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足新型电力系统多元化负荷发展需求。