新型用电设施广泛接入环境下的电网绿色发展路径中国电力科学研究院郭炳庆2020年12月▪北京目录背景及问题2现状可能的解决路径目录背景及问题3现状可能的解决路径背景及问题4碳达峰碳中和大气污染治理打赢蓝天保卫战国家战略驱动背景及问题5提高能源生产和消费领域的清洁能源占比业已成为社会共识。能源消费领域广泛开展清洁电能替代化石燃料与能源高效利用，催生了大量新兴用电业务与新型用电设施，衍生出大量的随机性、间歇性和季节性用电负荷。随着我国能源互联网建设的持续推进，负荷特性还将出现新的变化。背景及问题6能源生产领域，由于发电类型多元，特别是新能源迅速发展，愈发增加了传统电网所担任的“源随荷动”电力平衡器角色的难度。背景及问题7荷侧与源侧的这些变化对我们传统的通过刚性投资以满足负荷平衡需要，依靠一定的电力冗余度以保障电网安全运行的电网资源配置理念和认知提出了挑战。背景及问题8按照公司战略目标建设要求，2025年，电能占终端能源消费比重将由目前的22.60%提高到34%，2035年将达到43%，几乎是目前水平的一倍。在市场监管力度逐步加大的现实环境下，电能占终端能源消费比重每提高一个百分点的电网投资强度将受到限制，传统电网建设思路将难以为继。背景及问题9公司现有电力资产规模位居全球首位，但单位资产供电量指标受我国国情影响，与国际领先相比尚存在差距。因此，优先挖掘电网存量资产潜力、引导电网增量精准投资，就成为新形势下电网高质量、内涵式绿色发展的重要途径。目录背景及问题10现状可能的解决路径现状11配电网运行效率情况开展评价：高压线路4.8324万条、中压线路23.3465万条，主变压器5.1366万台、配电变压器629.5874万台（配电台区385.2822万个）。现状12结论：配电网运行效率为0.2596。从地区看，东部地区运行效率最高（0.2853），中部地区其次（0.2560），西部地区最低（0.2413），中、西部地区运行效率偏低的主要原因是近年来地区政策性投资持续加大。现状13结论：从设备类型看，高压线路、主变、中压线路、配变运行效率分别为0.2451、0.349、0.2749、0.1233。配变运行效率最低，配变在0~0.1效率区间内的占比明显高于主变、高压线路和配变，配变运行效率偏低主要是由于：配变高峰负荷持续时间和负荷率明显低于其他三类设备。现状141.以提升配电网效率效益为导向，优化配电网投资方向与建设时序。2.进一步提升配电网与用户之间的互动能力，实现配电网运行经济性。目录背景及问题15现状可能的解决路径可能的解决路径16以“科学有序释放电网存量资源潜力、调动用户侧资源参与协调互动、推动电力电量市场化交易”为原则，以“高效电能利用技术、错时用能技术、智能化调控技术”为措施，以“免增容、微增容、合理增容”为手段，实现包括电网企业在内的各利益相关方共赢的建设目标。三个维度：纵向、横向、区域可能的解决路径17所谓“免增容”是指完全依靠释放电网与用户存量电网资源能力满足新增电取暖负荷需求的方式；所谓“微增容”是指释放存量不足以满足新增电取暖负荷需求时，补充不足容量部分的方式；所谓“合理增容”是指增容部分控制在合理范围，避免高冗余配置的方式。可能的解决路径18落实“免增容、微增容、合理增容”，应立足能源互联网思维，发挥电网能源供应枢纽和服务平台作用，要从纵向、横向和区域三个维度综合协调评估网侧与荷侧的资源配置，要让能够提升能源综合利用水平和效率的元素参与电量平衡，推动能源由精细开发向精细使用转变，进而实现电力发展由满足负荷平衡的刚性投资向提升电网辅助服务水平、满足电量增长的柔性投资转变，提升社会综合能效。可能的解决路径19一定意义上，电网可以被认为是电源与电力负荷的伴生物，后者决定性地影响电网形态。长期以来，供电企业不关注用户侧的用能行为，更不关注用户侧用能设备与系统的特性，荷侧是以节点负荷描述的。这就决定了荷侧参与源-网-荷-储互动基本处于“盲动”状态，可调、可控、可柔性化的潜力释放明显存在短板。因此，在能源互联网建设过程，尤其需要提升对荷侧资源的认知水平，将最活跃的荷侧资源盘活用足，提高荷侧资源参与互动的经济性。可能的解决路径20对于用户的业扩报装需求，电网企业首先应梳理中压电力线路及配电变压器等设备的现有载荷特性，评估存量电网资源可释放的潜力水平；对用户报装业务的负荷特性进行量化分析，通过包括调整用户供配电系统运行方式、提高系统运行效率、适当增加负荷柔性、完善监控系统等手段，帮助用户优化用电方案。这是从纵向协调评估网侧与荷侧资源的思路。对于实际运行中部分负载率偏低的用户，上述思路可以实现“免增容”满足用户新增负荷的需求。可能的解决路径21对于按照上述思路分析后仍然不能满足新增负荷需求的报装业务，应开展横向资源挖潜整合，包括网侧与荷侧两方面。网侧资源横向挖潜整合的主要思路是，对单电源供电的用户，考虑临近线路是否可弥补容量短板；对于具备馈线自动化能力的线路，考虑转供提高供电能力；对于具备多电源供电能力的用户，优化运行方式（包括冷备变热备等），释放总体潜力。荷侧资源横向挖潜整合的主要思路是，在自身挖潜之外，考虑“隔墙”其他用户以电、热、冷等多能源品种转供的可行性及可用水平，实现“隔墙售能”，互补互济。网侧与荷侧的资源优化配置应协调统筹。可能的解决路径22所谓从区域角度考虑，是指在一个供电区域内，除按照上述原则纵向与横向挖潜网侧和荷侧资源外，自下而上，基于电网拓扑关系（包括延伸到用户侧），梳理用户侧综合能源需求负荷特性（包括电、热、冷等多能源品种，非电转换能源单计），逐级形成负荷需求汇总曲线。依托这些数据可以发现电网瓶颈所在、发现节点间的能源品种需求互补关系、发现用户间的能源可调配能力、发现可柔性化的潜在电力负荷等。可能的解决路径23根据这些反映网-荷、荷-荷关系的能源互联网特征，可以精准投资化解瓶颈问题，可以通过适度加强线路联络提高电网配置能力，可以通过适当投资用户侧关键设备（如蓄热、蓄冷、蓄电、能源路由器等设备）解决负荷柔性化和“隔墙售能”问题，可以适当布局建设能源站，为用户提供更具经济性的综合用能服务。储能发展现状24截至2019年底，全球已投运储能项目累计装机规模为183.1GW。储能发展现状25截至2019年底，中国已投运储能项目累计装机规模为32.3GW，占全球18%。储能发展现状262019年，全球新增投运电化学储能项目的装机规模为1591.1MW，同比增长-57%。新增投运项目主要分布在用户侧占比接近30%。储能发展现状272019年，中国新增投运电化学储能项目装机规模为519.6MW，同比增长-23.9%。新增投运项目主要分布在用户侧，占比超过50%。