来源:中国储能网
2025年底,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于促进电网高质量发展的指导意见》(发改能源〔2025〕1710号文),明确提出了新型电网平台的概念,并界定了其功能定位,核心要义在于主配微协同,对2030年和2035年分别要达到的目标进行了阐述。
促进电网高质量发展,归根结底是为了支撑新能源大规模高比例发展,保障新型电力系统清洁低碳、安全可靠和经济高效运行,满足经济社会发展对电力的高质量供给要求。
对新型电网平台的粗浅认识
面向“十五五”和中长期,我国的电源结构将持续深度调整,以风光为代表的新能源发电量渗透率从2025年的约22%逐步提升,预计到2030年为30%左右,2060年为60~70%。客观上要求电网发展的结构形态与布局必须作出改变,这也是构建主配微协同的新型电网平台的底层逻辑。
在实现“双碳”目标的过程中,主干电网、配电网和智能微电网通过物理联结,形成一个有机整体。主干电网由特高压交直流、500千伏(750千伏)和超高压直流电压等级构成,主要承担电力资源在全国范围内优化配置的任务。
配电网主要由220千伏及以下高压、中低压电压等级构成,今后的调整力度远比主干电网大,突出的物理特征是从传统的“无源”单向辐射网络向“有源”双向交互系统转变,在功能上从单一供配电主体向源网荷储高效配置平台转变。
近年来,微电网在政策和市场的支持下异军突起,主要由分布式新能源发展驱动。从国际上看,微电网的电压等级和负荷规模并无统一标准。电压等级按应用场景划分,一般在35千伏及以下,负荷低于10万千瓦,运行上分并网和离网两种状态。值得关注的是,未来微电网的电压等级可能向上升级,例如提升至110千伏甚至220千伏,负荷规模也会明显提升。
主配微协同,本质上讲是主干电网、配电网与智能微电网通过技术融合、电能广域调配和互济、信息交互和市场机制,承载多元化源荷开放接入、双向互动,支撑新能源大规模发展,服务电力新业态增长和新能源就近开发利用,适应全国统一电力市场建设要求,更好地保障实现保供和转型两大目标。
相比主干电网,配电网与微电网的关系更紧密一些,面向未来,微电网可能是最大的增量,也是对电网发展战略进行优化调整的重要因素。结合国情,配电网具有公共性、覆盖范围广、集中控制的特点,微电网具有主体多元、范围小、自治平衡控制的特点。两者均承担电力配送、负荷供电、电能质量调节的基本功能,均追求较高可靠性和电能质量、低碳化智能化的发展目标。同时,未来配电网和微电网物理上呈现并存互补互动、融合调节平衡的趋势。
需要强调的是,在新型电网平台的发展中,主干电网和配电网的投资运营主体主要属于国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司和内蒙古电力(集团)有限责任公司三家电网公司,受政府严格监管,强化公共基础设施属性,不断提升对各类并网主体公平开放的水平,服务分布式能源、源网荷储一体化、绿电直连、虚拟电厂等电力新业态发展,满足人民群众多元化用电需求。智能微电网是上述新业态的载体,通常与分布式新能源、冷热电气互补等综合能源、负荷及新型储能进行一体化配置,具有独立市场主体地位,可实现一体化运营。
电网发展战略优化调整的重点和问题分析
主干电网:支撑低碳电力广域输送和配置
加快特高压直流外送通道建设。重点支撑“沙戈荒”新能源基地和西南大型水电基地开发外送,预计“十五五”时期新增“西电东送”和“北电南送”规模约1.5亿千瓦,主要采用±800千伏容量为800万千瓦(或1000万千瓦)特高压直流技术,输电距离900~3000千米,受端主要分布在中东南部负荷中心地带。从中长期看,“沙戈荒”基地外送潜力巨大,自“十六五”时期起,“沙戈荒”直流输电必须具备输送100%新能源的能力。
优化各区域主干网架结构,提升区域电网之间背靠背直流互济能力。华北、华东、华中、西南电网逐步形成跨省1000千伏的坚强主网架,特高压直流分散接入受端,为减少交直流线路故障引发的多回直流停运事件,以及可能导致的受端电网大停电风险,今后应多采用柔性直流技术;西北电网形成完善的750千伏主网架,众多直流送端分组接入,与西北电网形成结构清晰的耦合关系,可分可合,能够抵御复杂连锁故障对送端电网的严重冲击;东北电网进一步理顺加强500千伏主网架,提升松辽新能源基地送电能力;南方电网通过特高压直流大规模受入区外清洁电能,广东、广西受端按照分层分区分组原则,将500千伏电网适当分区,柔性直流互联。“十五五”期间,还需要建设一大批省间背靠背直流工程,新增电力互济能力4000万千瓦左右。我国主干电网的跨省区电力输送和交换能力远超欧美,预计2030年的跨省区输电规模与交换容量超过全国最大负荷的25%。
伴随着新能源的快速增长,新型电力系统发展存在的突出矛盾是电力电量分时空实时平衡愈发困难,电力电子化比例增加导致系统的频率动态特性和电压动态特性恶化,从而对系统的安全稳定运行带来巨大风险,这里不再赘述。除此之外,主干电网发展面临的主要挑战包括以下四方面:
一是输电走廊资源紧张问题。预计“十五五”期间新建成投运特高压直流约15回,“十六五”时期输电规模也相当可观,需要在国土空间规划体系中统筹明确,提前预留走廊资源,积极推广紧凑型、共享型走廊集约化利用技术,为清洁能源的广域配置创造外部条件。
二是直流输送通道密集带来的大电网安全风险。首先,气候变化引发的极端天气多发频发,比如覆冰、强风、雷电、洪涝、山火等,气象灾害和地质灾害对输电设施的破坏性呈加剧的趋势,需要适度提升设计防护标准,运行阶段健全预测预警措施;其次,在发展中增强交流系统对特高压直流的支撑能力,特别是1000千伏的骨干网架,其功能之一是承担直流群中双极闭锁或失去两回(甚至多回)直流后大范围功率转移的冲击,因此,在区域电网层面应继续强化1000千伏跨省环网结构。
三是500千伏(330千伏)电网短路电流超标问题突出。随着负荷中心地带源网荷快速增长,短路电流超标问题日益凸显。据调度部门初步统计,在国家电网经营区域内,2025年330千伏以上主网短路电流超标站点约为100个,已采取拉停线路、母线分段等措施,这必然削弱主网架结构。下一步应遵循远近结合的原则,借鉴国际经验,多从网架结构上想办法,综合施策解决问题。
四是二次系统安全风险加剧。传统的安控装置和保护系统对高比例电力电子化系统的适配性存在短板,电力监控系统网络边界在源荷两端的边界不断拓展,管控难度加大。需要依托科技创新,尽快研制部署能够抵御一次系统复杂多重故障的新技术、新装置,推动网络安全防御体系迭代升级。
配电网:加快构建新型配电系统
新能源发电与传统电源比较,单机容量小而分散,不论是集中式开发还是分布式建设,主要接入配电网。配电网正逐步由承接主干电网电能、经降压后传递分配至用户的网络系统,转变为源网荷储融合互动、与主干电网双向耦合的新型配电系统,在促进分布式新能源就近消纳、承载新型负荷等方面发挥日益重要的功能。
鉴于我国各地区配电网结构是长期形成的,各具特点和差异性明显,配电网的转型升级难以按照统一模式和标准谋划部署,必须因地制宜,结合分布式新能源渗透率的动态变化、负荷分布与增长趋势、服务新业态发展的能力,以供电可靠性和综合承载能力为主要衡量标准,强化分类指导,编制不同类型配电网的发展蓝图,分类型提出合理的技术原则。这一点至关重要。
“十五五”时期,电力行业承担保供和转型的双重任务,电气化水平快速攀升,经济社会发展对电力依赖程度越来越高,人民群众对电力的需求从“用上电”向“用好电”转变,配电网转型升级面临的主要问题有以下四方面。
一是供电可靠性指标有待提升。应持续优化配电网结构,推进设备更新改造,保证110千伏(35千伏)合理的容载比,不断提高配电网自动化配置水平和配电网互带互导能力。推动城网和农网的供电可靠率迈上新水平,缩小城乡之间、东西部之间户均停电时间差距。
二是配电网综合承载力明显不足。政府主管部门已出台若干政策文件,大力支持新能源集成融合发展,推动源网荷储一体化、零碳园区、智能微电网等建设,新型储能将呈现爆发式增长,充电设施服务能力实施“三年倍增”专项行动。这些新业态新模式的涌现对配电网的综合承载力是一次大考。需要从规划设计、建设周期、接入标准、调控配置及数智赋能等环节进行体系化安排,投资强度提档升级,预计“十五五”时期配电网在电网总投资中的比例超过50%。
三是配电网的薄弱环节亟待消除。目前还存在部分县域电网与主干电网联系薄弱、单辐射多级串供、乡镇单电源供电等突出问题,极端天气频发致使防灾抗灾能力欠缺,超过现有局部配电网设防标准,极端情况下存在局部区域全面停电的风险。民生供电保障尚需进一步强化,比如城市范围仍存在部分高层小区单电源供电,农村地区电压越限问题较为突出。这些配电网的薄弱环节均是下一步发力解决的重点。
四是配电网的数智升级需要加快统筹。配电网二次系统重复采集、分别传输、各自存储、交叉控制问题尚未完全解决,台区终端冗余配置、关键节点配电网自动化终端覆盖率不足,中压电缆网光纤通信覆盖率较低,涉控系统存在对同一要素由不同控制系统交叉控制的风险。对于上述问题,需要随着一次工程建设改造,同步补齐关键节点开关配电网自动化终端;推进中压电缆网光纤专网建设;按照主配一体模式,有序推进调度系统升级改造,构建统一采集控制平台。
智能微电网:打造自平衡、自调节、自安全的局部能源岛
智能微电网在新型电力系统中的定位为电力新业态的网络载体与分布式能源利用关键枢纽,与主干电网、配电网协同构建“主配微”一体化能源电力网络,规划运行目标是努力做到自平衡、自调节、自安全,承担新能源就地消纳、终端用能多元化升级与能源普惠等使命,发展重点聚焦源网荷储一体化、主配微协调、技术创新、商业模式创新与场景规模化落地,服务“双碳”战略加速演进。
发展智能微电网应注重以下四个要点:
一是如何做到自平衡、自调节、自安全。首先,在配置上应提升内部源网荷储各要素智能化调控能力与运行匹配度,借鉴德国2700多个平衡基团的运作机制经验,实现自主调节和平衡,避免内部新能源发生超限值潮流倒送;其次,强化安全防护体系建设,做到标准先行,包括接网标准和运行标准,保障并网/离网切换的供电可靠性及稳定性,保障并网运行状态下大扰动发生时不拖累大电网安全;具备多能源品种资源互补运行功能,从单一电力供应网络向综合能源服务转变,成为名副其实的综合能源载体。
二是政府部门须开展整体优化布局。优先考虑在电网末端、偏远地区、海岛和新能源富集区建设微电网,解决电力覆盖难题,提高电力供应保障水平和新能源消纳能力。
三是工业绿色微电网发展前景良好。应聚焦“新能源+工业余能+氢能+新型储能+负荷”的深度耦合,通过智慧能碳管控系统,促进工业用能低碳转型,锻造产业竞争新优势。
四是技术创新与商业模式创新紧密结合。目前,智能微电网面临的主要挑战是在同等条件下,供电成本较高。一方面,需加快微电网内部各环节的技术创新与应用,降低整体成本;另一方面,强化智能微电网的市场主体地位,支持以聚合商身份参与电力市场交易,拓展收益渠道,探索绿电直连、碳资产交易等多样化模式,增加盈利空间。此外,各级政府加大政策扶持力度(包括融资和补贴),也是不可或缺的因素。
加快攻关研发和推广应用一批重大技术装备
“十五五”时期是我国新型电力系统建设的关键攻坚期,电网高质量发展必须攻克一系列关键核心技术和实现规模化应用。宏观上看,是为了应对能源转型的系统性挑战、实现产业链自主可控、维护国家能源安全、支撑经济社会高质量发展、抢占全球能源技术制高点;微观上看,是满足新型电力系统安全低碳经济高效运行的必然要求。
支撑实现高比例新能源广域配置的重大技术装备
我国清洁能源与主要负荷中心呈逆向分布的趋势特征长期存在,“沙戈荒”新能源基地、西南水风光基地集中开发需要远距离大容量外送,亟需解决受端换流站容易闭锁的难题,在目前常规特高压直流技术(LCC)的基础上,亟待攻克特高压柔直技术及成套装备,未来需求空间广阔。同时,还要突破100%新能源孤岛送出、远海风电低频输电等关键技术,破解高海拔、无人区等复杂环境下的外送难题。
提升大电网的韧性与防御能力
国外大停电事故频发,凸显高比例新能源接入电力系统的脆弱性。我国新能源增长速度远高于全球水平,随着“沙戈荒”新能源基地外送规模快速上升、中东部地区的分布式光伏持续扩张和新能源挤占常规电源开机空间,惯量、调频、电压支撑等交流电网稳定基础削弱,叠加新能源出力波动大(国家电网运营区域内2025年新能源日最大波动约4.5亿千瓦),导致系统稳定风险加剧。需要攻克大电网安全稳定控制、连锁故障防御、电网韧性提升等关键技术,构建新一代电网安全防御体系。此外,极端天气与自然灾害多发,对电网的抗灾能力提出更高要求,需要研发智能感知与预警、快速隔离与自愈等技术装备。
支撑新型配电系统构建的技术
为应对有源配电网潮流双向流动所带来的电压越限与设备过载问题,以及高比例新能源并网引发的局部系统电压和频率动态特性变差问题,需加快研发应用配电网侧构网型技术,比如构网型储能、构网型变流器。对部分合适场景,研发应用柔性互联装置。
针对源网荷储协同规划与调控难题,需要强化配电网-微电网-虚拟电厂三级协同规划与控制运行体系建设,创新分布式新能源高精度中短期预测与优化调度算法以及软硬件统筹部署。响应用户对可靠性指标提升要求,升级配电网自愈控制与故障快速隔离技术装备。
数智赋能提升电网功能与效率
人工智能和数字化技术发展日新月异,其在电网规划建设、调控运行、设备运维、供电服务、电力市场运营等方面的深度应用,将显著提高新能源消纳利用水平,拓展新业态蓬勃涌现的各类应用场景,提升新型电力系统的运行效率。
电网数智化转型升级将依托“云-边-端”协同框架,融合物联网、大数据、人工智能、数字孪生、区块链、边缘计算、5G等前沿技术,围绕源网荷储全环节不断迭代升级数智生态系统。
推动电网系统装备产业链自主可控
当前,电网系统装备产业链仍存在“卡脖子”环节,需精准发力攻克。
在核心元器件方面,譬如高压大电流IGBT、IGCT器件,碳化硅模块,电力高端芯片,尚未完全突破,产业化规模不能满足需求。
在关键材料方面,高端电工材料和绝缘技术尚未完全攻克,比如特高压直流换流变压器和交流变压器核心材料及套管绝缘材料,未实现100%自主可控。
在电力装备方面,特高压直流的核心部件、柔性直流设备、构网型技术装备仍存在技术瓶颈。
在基础软件与控制系统方面,自主可控程度有待提升,需要打造安全可靠的数字底座。
总之,“十五五”期间,电网系统装备产业链自主可控需聚焦核心元器件、关键材料、电力高端装备、软件系统四大短板,通过技术攻关、产业链协同、标准建设三大路径,实现重大创新和产业化应用,满足国内外市场需求,抢占全球电网科技的制高点。
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