專訪 | 充分發揮“分布式”與“集中式”并存優勢
來源：中國電力報 時間：2023-11-28 11:07
——訪華北電力大學經濟與管理學院教授譚忠富
記者 劉光林
在新能源占主體的新型電力系統中，分布式電源成為裝機主體，“電從身邊取”將會成為電力供應的基本形態，但是我國疆域遼闊，能源資源和負荷呈逆向分布，又讓“電從遠方來”變得不可避免。因此，電力供應將同時存在“集中式”和“分布式”兩種方式。在此情況下，電網規劃建設將作何思考？安全保供方式需要面臨哪些調整？大電網和分布式電網的關系應如何重新認定？中能傳媒記者就相關問題采訪了華北電力大學經濟與管理學院教授譚忠富。
中能傳媒：與傳統電力系統的單一“集中式”供電方式相比，“分布式”與“集中式”并存的供電方式具有哪些優勢？
譚忠富：分布式發電為“電從身邊取”。分布式發電指用電端由附近散布的一些小型發電設備供電。新型電力系統下的電力既可從“身邊取”也可從“遠方來”。“電從身邊取”主要來自分布式新能源發電，如屋頂光伏、微型風電、小型燃氣發電、農村小水電、生物質能發電等；“電從遠方來”主要來自集中式發電，如煤電基地、水電基地、風電基地、光伏基地、核電基地以及多能互補發電基地等，通過特高壓線路以西電東送、北電南供為方向輸送至東部和沿海負荷中心。
分布式電源建設成本和系統成本均比較低。分布式電源相互獨立，不會因一臺發電設備出現故障而影響其他點位供電，因此一般不會發生大面積停電事故；分布式電源接網甚至不需要新建變電站，從而可以節約額外的輸配電成本；分布式電源靠近用戶供電，就地生產就地消納，可以最大限度地減少對電網資源的占用，也相應減小了電網的輸電線損；在分布式供電方式下，主要電源為光伏和風電等清潔電源，可以有效保護環境，降低碳排放；采用分布式小型設備發電，可以節省尖峰時段的備用電源與備用電網投資，提高系統安全性和靈活性。
分布式供電與集中式供電并存具有一定優勢。在高峰時段，分布式供電可以在一定程度上緩解大電網的供應緊張矛盾，相當于大電網的備用；作為集中式供電的補充，分布式供電適合對電網末梢的園區、機場、商業綜合體、農村、牧區、山區等供電。集中式供電系統以大機組、大電網、高電壓為主，實施大容量、遠距離集中供電，在理論上任何一點故障都會產生擾動并對整個電網造成影響，嚴重時會引發大面積停電甚至全網崩潰，尤其是遭遇戰爭、恐襲、自然災害時，會危及整個國家和社會的安全。在集中式供電模式下，即便為了支撐短暫的尖峰負荷都需要新建相應的發電廠，從而產生一定的投資。集中式供電與分布式供電方式相結合，可以在整體上實現資源統一調配、在局部節點上實現靈活控制，兼顧整體性與靈活性，實現揚長避短、優勢互補。
中能傳媒：在新型電力系統中，面對“分布式”與“集中式”供電方式并存局面，如何看待電力安全保供問題？
譚忠富：分布式供電的可靠性存在一定的不足。因太陽能、風能受光照、溫度、風力、氣候等影響較大，分布式發電出力存在隨機性與不穩定性，如遇暴雪、颶風等惡劣天氣很容易出現供電故障。而且一旦需要配網停電作業，還需逐戶排查并斷開分布式電源點的控制開關，等到檢修完畢需要恢復供電時，又需要逐個閉合各電源點的并網開關，這勢必增加操作的復雜性，帶來一定的安全風險。對于數據中心、通信基站、醫院、銀行等重點用戶，還需要考慮特殊場景下的用電安全保障。
因此，需要通過集中式供電彌補分布式供電的不足。分布式電源的輸出功率隨環境因素的變化而變化，無法為負荷提供穩定的輸出，一旦大量分布式電源直接接入電網，如果用以提供輔助服務的可調節資源不夠充足，就會導致電能質量下降，如功率因數變小、頻率不穩定、電流諧波畸變、電壓閃降及不穩定等。集中式供電方式相對穩定，方便進行電壓控制，也容易實現電網頻率調節，便于集中管理，且運行成本低。所以說，既要做到“電從身邊取”又要做到“電從遠方來”，充分發揮大電網的資源聚合能力，實現分布式電網與大電網協同供電。
通過電網側配置儲能可以彌補分布式電源出力的不穩定性。電網側配置的儲能設施，在負荷低谷時存儲分布式新能源所發電能，在負荷高峰時釋放電能，以調節系統供需，快速吸收/補充電能實現功率緩沖，平衡電網負荷；在分布式能源出力為零或出力不足時（比如天氣原因或者發電設備處在檢修期），儲能設備可以為負荷最大限度地供電，以減少停電時間；在支撐高峰負荷的同時，可以有效減少電源和電網的容量備用；儲能設備還可以提供有功/無功功率支撐，穩定電壓，平抑波動，解決電壓的驟降/跌落問題，作為電力系統的電壓和頻率調節器，以維持電力系統的穩定運行；儲能設施也可以作為諧波主動濾波器，通過逆變器等電力電子器件對電能進行處理，消除諧波信號。總之，在分布式供電與集中式供電并存的情況下，通過與電網側儲能協同運行，就可以抑制功率波動，保證系統的安全穩定運行。
中能傳媒：在“分布式”與“集中式”供電方式并存的情況下，如何認識大電網和配電網之間的關系，又怎樣才能充分發揮二者的作用？
譚忠富：要分區分級建設電網，大容量高電壓等級的送出通道服務新能源大基地，配電網用來服務微電網或者分布式能源，而微電網則直接服務分布式電源等，各級電網、各地電網相互聯通又各司其職。
在新型電力系統中，分布著大量的分布式光伏、電動汽車充電樁、儲能等設施，但其界限模糊，系統內部潮流多向流動，大大增加了供需平衡難度。
同時，直接接入配（微）電網的大量分布式電源一般都配有電力電子裝置，會產生一定的諧波和直流分量；諧波電流注入系統后，會引起電網電壓畸變，造成電力系統繼電保護、自動裝置誤動作，影響系統安全運行；分布式發電并網容量和位置會影響電網的電壓分布，電壓過大會對繼電保護裝置造成破壞；分布式電源大量接入電網，也會對系統產生大量的諧波污染，使線路的繼電保護性能下降；另外，分布式電源還會帶來反向潮流、設備過多、網絡冗余等問題。這一切，都需要通過上一級電網提供消納與供給來進行稀釋和平衡，具體為：需要大電網配置相應的濾波裝置、靜止或動態無功補償裝置等，以抑制新能源的諧波含量；布置合理的充裕性容量、多元的靈活性資源、智慧的互動性調控，保障分布式電網具有可靠供電能力。
微電網也屬于分布式供電方式之一，由分布式電源、儲能裝置、能源轉換裝置及負荷、監控和保護裝置等組成的微電網，可以作為一個單元進行優化，能夠實現自我控制、自我保護和管理智能化。大電網只需調度整個微電網單元，而單元內部調度由微電網自行完成，從而實現大電網為微電網調節余缺、微電網進行內部自我調度。
所以說，一定要分區分級規劃建設電網，補強配（微）電網，促進分布式新能源自消納、自平衡；配（微）電網出現臨時性供應不足或過剩時，再通過與大電網建立弱連接，使之作為備用，以提升整個電網的整體安全性。
責任編輯：江蓬新
校對：許艷
