新能源政策驅(qū)動(dòng)下，如何應(yīng)對(duì)分布式能源集成的挑戰(zhàn)？

近日，“十四五”規(guī)劃綱要草案中明確提出建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，提出要加快發(fā)展非化石能源，堅(jiān)持集中式和分布式并舉。事實(shí)上，提升分布式能源消納能力這一方向，已經(jīng)成為了電網(wǎng)公司當(dāng)今在轉(zhuǎn)型升級(jí)上的有力共識(shí)。國(guó)家電網(wǎng)在近期發(fā)布的“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案中也已提出支持分布式電源和微電網(wǎng)發(fā)展是推動(dòng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要途徑之一。此外，北京、浙江、江蘇等多個(gè)省市的政府工作報(bào)告中也明確提出了發(fā)展分布式能源、打造現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求。

隨著高比例新能源將接入新一代電力系統(tǒng)，更多新型用能場(chǎng)景也將大量涌現(xiàn)，分布式電源滲透率和電能占終端能源消費(fèi)的比重將不斷提高。這就意味著，配電網(wǎng)需要具有強(qiáng)大的綜合承載能力，才能滿足清潔能源充分消納和多元化負(fù)荷靈活接入的需求。

通常情況下，電網(wǎng)公司會(huì)通過(guò)將DER集成限制在“安全水平”的方法來(lái)解決高DER集成滲透率引發(fā)的問(wèn)題。但是隨著“綠色發(fā)展”、“綜合能源”、“需求響應(yīng)”等新能源政策目標(biāo)的提出，越來(lái)越多的DER接入配電網(wǎng)，該方案便不再適用。那么，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)如何將DER成功地集成到配電網(wǎng)中？又應(yīng)在何時(shí)且如何處理配網(wǎng)中日益增長(zhǎng)的DER滲透率？

作為全球能源管理和自動(dòng)化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家，施耐德電氣在推動(dòng)全球電網(wǎng)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級(jí)方面持續(xù)探索，并結(jié)合全球?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)，發(fā)布白皮書《分布式能源（DER）集成是適用于大中型配電網(wǎng)的解決方案》，提出關(guān)于發(fā)展分布式能源與電網(wǎng)現(xiàn)代化的前瞻性思考：要打造現(xiàn)代化電網(wǎng)，推進(jìn)電網(wǎng)的智能化管理，勢(shì)必需要采納適用于大中型配電網(wǎng)的分布式能源集成解決方案。實(shí)現(xiàn)DER（DistributedEnergyResource，分布式能源）滲透率最大化與DER集成的有效管理，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的關(guān)鍵之一。

實(shí)現(xiàn)最大化DER滲透率的三大途徑

作為現(xiàn)代能源體系的重要組成部分，分布式能源具有較高的供電靈活性，可滿足特殊場(chǎng)合的供電需求，有助于減少電網(wǎng)投資，降低輸電損耗，提高能源利用率。與此同時(shí)，高DER滲透率帶來(lái)的系列問(wèn)題成為運(yùn)營(yíng)商和配電網(wǎng)必須面對(duì)的“痛點(diǎn)”。

舉個(gè)例子，每當(dāng)DER發(fā)電饋入電網(wǎng)時(shí)，接入點(diǎn)的電壓就會(huì)升高。在DER滲透率較高的情況下，整個(gè)電網(wǎng)的電壓都會(huì)升高，如果出現(xiàn)過(guò)電壓或是超過(guò)可接受范圍等情況時(shí)，便會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)造成影響。同時(shí)，較高的DER滲透率還可能伴隨著逆功率流，一旦出現(xiàn)與特殊情況，就無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，并可能出現(xiàn)相間不平衡等情況。

施耐德電氣認(rèn)為，最大化DER滲透率可以分為三個(gè)步驟：

步驟一：電網(wǎng)評(píng)估和長(zhǎng)期目標(biāo)預(yù)測(cè)。首先，電網(wǎng)公司需根據(jù)現(xiàn)有情況或利用預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)未來(lái)發(fā)展情況對(duì)電網(wǎng)的承載能力進(jìn)行分析。如下圖所示，每當(dāng)收到DER接入請(qǐng)求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)承載分析工具可以非常清楚地看到連接可能性較高的位置（綠色部分及以上）、連接可能性較低的位置（黃色部分）以及不具有連接可能性的位置（紅色部分），并評(píng)估DER在不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行條件下會(huì)產(chǎn)生的影響。根據(jù)承載能力分析和目標(biāo)預(yù)測(cè)審查的結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以很好地了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及其余安全水平上限的相差幅度，并以此確定薄弱環(huán)節(jié)、關(guān)注重點(diǎn)以及應(yīng)如何優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。

步驟二：通過(guò)DER集成規(guī)劃提升電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行水平。DER是具有間歇性、可變性的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，要將DER納入電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)人員不僅必須對(duì)其實(shí)際可用功率、輸出功率的增減范圍等有所了解，還必須能夠向DER裝置發(fā)送設(shè)定點(diǎn)，并對(duì)設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的優(yōu)化，在長(zhǎng)期、短期、近期內(nèi)都保持良好的預(yù)測(cè)質(zhì)量。經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)引入自動(dòng)化、通信和智能輔助決策工具，對(duì)DER集成進(jìn)行有效的規(guī)劃、預(yù)測(cè)并制定運(yùn)營(yíng)策略，有助于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在無(wú)需新增基礎(chǔ)設(shè)施（電線、饋線或變電站）的情況下，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以最大容量運(yùn)行。

ADMS-DERMS：DER監(jiān)測(cè)窗口

步驟三：優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。基于以上兩個(gè)步驟，當(dāng)電網(wǎng)在接近其大容量或最大可能性的情況下運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)公司便可考慮如微電網(wǎng)、需求響應(yīng)管理系統(tǒng)或增加新的基礎(chǔ)設(shè)施等擴(kuò)展項(xiàng)目，并準(zhǔn)備向“主動(dòng)配電網(wǎng)管理”方案過(guò)渡。

施耐德電氣的DER集成“智慧”

在DER滲透率較高的配電網(wǎng)中，DER發(fā)電處理起來(lái)非常復(fù)雜，因?yàn)镈ER電力的來(lái)源多樣（光伏、風(fēng)能、電池、生物質(zhì)、熱電聯(lián)產(chǎn)等），且發(fā)電設(shè)備一般具有逆變器接口。發(fā)電機(jī)組可能由公用事業(yè)擁有，也可能由第三方擁有。因此，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不僅須應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)約束，還須應(yīng)對(duì)多個(gè)行為主體之間的互動(dòng)，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)和人工操作來(lái)運(yùn)營(yíng)電網(wǎng)。

施耐德電氣認(rèn)為，自動(dòng)化、通信和智能輔助工具是電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)需引入的關(guān)鍵功能。電網(wǎng)公司可通過(guò)使用高效的設(shè)備、優(yōu)化智能互聯(lián)設(shè)備的使用、優(yōu)化DER的部署與采用先進(jìn)的分析工具四大途徑將DER成功地集成到配電網(wǎng)中，通過(guò)有效的規(guī)劃和柔性運(yùn)行策略實(shí)現(xiàn)對(duì)DER集成的有效管理。

針對(duì)這樣的需求，施耐德電氣分布式能源管理系統(tǒng)（DERMS）可以提供積極的策略，集成大量DER，并主動(dòng)監(jiān)控、控制和優(yōu)化協(xié)調(diào)DER參與輸電時(shí)的表現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)營(yíng)，獲得最佳績(jī)效。此外，其還可以作為施耐德電氣的高級(jí)配電管理系統(tǒng)EcoStruxureADMS的嵌入式組件，與實(shí)地驗(yàn)證的SCADA系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行監(jiān)視和控制，與EMS相結(jié)合進(jìn)行輸電操作，與嵌入式OMS相結(jié)合來(lái)提高彈性和可靠性，從而在共同的用戶體驗(yàn)、數(shù)據(jù)模型、集成框架和安全基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi)，為公用事業(yè)公司提供靈活的模塊化平臺(tái)。

而ADMS則提供了高級(jí)監(jiān)測(cè)、分析、控制、優(yōu)化、規(guī)劃和培訓(xùn)功能，使電網(wǎng)公司能夠提供更加可靠、安全和高效的電力。目前，南澳大利亞電力公司SAPowerNetworks、意大利國(guó)家電力公司Enel、法國(guó)公用事業(yè)公司SICAE等都在使用EcoStruxureADMS優(yōu)化電網(wǎng)，有效管理分布式能源的集成。

未來(lái)，施耐德電氣將繼續(xù)深耕分布式能源及微電網(wǎng)領(lǐng)域，通過(guò)不斷完善的解決方案，助力電網(wǎng)公司更好地應(yīng)對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，更加有效地幫助電網(wǎng)企業(yè)將客戶擁有或運(yùn)營(yíng)的DER整合到其靈活的配電網(wǎng)絡(luò)，助力行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。