朱瑞 | ​新型电力系统下电网形态的演进

中央财经委员会第九次会议指出，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施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。以新能源为主体要回到能源利用方式清洁化的本质，建设新型电力系统重点在于以集中式和分布式并重的原则，通过机制改革、技术变革解决新能源在传统电力系统中发展遇到的瓶颈，实现以新能源为主体，最终目的还是要提升新能源电量在全社会用电量中的比重，并在经济性和安全性中找到供给和需求之间的均衡。

现有的电网形态可以从网架形态、信息形态和业务形态进行解构。网架形态上按照电压进行分层分级进行建构和控制，支撑能量从高压向低压有明确的“发输配用”能流环节;信息形态上，包括调控信息、交易信息等在内的信息流都是以网架形态为基础进行多层汇聚、集中处理;电网业务是面向每个发用电主体的能量传输业务，其价值主要体现在能量传输上。新能源的特殊性在现有的电网形态下将面临诸多问题。

新能源的特殊性体现在两方面，一方面是其本质上的分散性，即使是集中式的新能源场站也是由诸多分散的单体聚合而成，决定了其存在形式不同于传统电源，既可以以分散的单体存在，也可以聚合成整体，具体体现为单机容量小、地理空间分布方式多样等;另一方面是其带有同负荷相同的不确定性，负荷的不确定性来源于用户行为，新能源不确定性来源于气候和天气因素，根据人类现有技术，天气仍然有相当大的不确定性造成出力无序波动，具体体现为其最大功率利用小时数低、出力具有随机不确定性等。

这两大特性决定了新能源在传统电力系统中，将无法更好突破绿色、安全、经济之间合理均衡、优化的障碍。在现有系统不变的情况下，绿色低碳的发展方向必然会带来安全经济另两个方向的问题。传统电力系统负荷受用户行为不可控而产生需求不确定性，但是传统电源通过实时适应变化满足供需平衡，系统中只有一个自由度，而新能源增加了系统中供给的不确定性，打破了现有平衡方式。不确定性带来了安全可靠的问题，满足这种供需平衡同样也推高了系统成本。由于传统的电网形态都是基于确定的能量流动方式、分层集中式设计的，低压分散的电源接入某种程度上相当于增加了一级调度控制，增大了电网的管理成本，能量流动方式的双向化、新的交易组织对信息流变化的需求等也都将进一步提高系统的成本。

因此，简言之，就技术变革而言，为了适应新能源的分散性和不确定性。新型电力系统下网架形态的演进必然是从分层向更加离散的方向转变，信息形态将从树状向云互联形态演进，由于系统的可知性越来越弱，业务形态上除了能量的传输，能量的平衡和信息的集散也将创造更大的价值。就体制机制而言，任何个体或机构要想了解系统中所有信息而实现最优的均衡是无法完成的，必须依靠市场来搜集分散于每个个体实现整体福利最优所需要的不完全信息以及决策偏好，进而才能完成新型电力系统在绿色、安全、经济中的优化与均衡。

在网架形态方面，主要呈现向区域化和互联网形态方向演进。区域化特征方面，新能源资源分布和经济社会发展不平衡决定了网架仍将保持相当一段时间的区域性特征;随着负荷的不确定性降低逐渐发挥调节资源的功能，我国东部的负荷侧资源调节潜力和开发难度明显好于西部，负荷的区域性特征仍将决定网架结构的区域性特征。随着能量流动方向双向化发展，网架也将成为越来越具有互联网的交互特征，电源、负荷、调节性资源将以终端形式接入，接口更加统一，接入更加便捷，也将催生出交直流混联系统、微电网等新的接入形式。

在信息形态方面，主要向边缘化处理和数据驱动方向演进。边缘化方面，随着网架形态的变化，微电网、虚拟电厂、负荷聚合商等将成为新的调度单元，其内部的组织和信息将由其自身处理后与现有调度部门进行交互，其信息处理方式将呈现边缘化的趋势。数据驱动方面，现有的大数据业务不能只理解成利用数字化的信息创造新的业务，而是利用智能算法挖掘数据特征，由于离散的系统越来越具有不可知性，信息处理还将从模型驱动向数据驱动转变，在未发生质的变化前，仍将保持对5G、北斗等新型信息采集设备的需要以增加系统的可观测、可控制程度。

在业务形态方面，主要向平台化、数字化业务方向演进。未来充满不确定性的新能源成为电源的主体，将创造出大量电力平衡需求，加速传统电源转变的同时，需要负荷和电源的管理业务降低不确定性，在没有形成健全的市场化机制和数据驱动方式前，由于依赖电网集中信息管理的惯性，仍然有大量的电力平衡能力需要电网提供，过渡时期，提供调峰资源开发仍将是电网业务巨大的价值。未来，随着体制机制的改革，信息和终端离散化、分散化的发展，电网业务将更加突出平台化的业务特征，在市场化的发展形势下，也从原来的管理向服务转变，服务对象将从直接面向顾客转向面向电力服务商，更进一步还有企业孵化和培育的业务价值。

文章作者：能源智库青年论坛