分布式能源如何融入傳統(tǒng)電網(wǎng)？

近年來(lái)，分布式能源快速增長(zhǎng)，相關(guān)技術(shù)百花齊放，大大便利了消費(fèi)者與電網(wǎng)建立起連接。加快分布式能源與傳統(tǒng)電網(wǎng)融合，也是近日舉辦的第24屆世界能源大會(huì)上關(guān)注的熱點(diǎn)之一。這種去中心化的趨勢(shì)，帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。

分布式能源快速普及，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的沖擊逐漸凸顯。尤其是，電壓突然升高，給管理帶來(lái)了困難。這是電力運(yùn)營(yíng)商面臨的主要問題。

分布式能源能被傳統(tǒng)電網(wǎng)接納嗎?

一般意義上，傳統(tǒng)電網(wǎng)主要是負(fù)責(zé)單向傳輸電能給消費(fèi)者。電力從發(fā)電站逐漸向消費(fèi)者傳輸過程中，電壓逐漸下降，這意味著，傳統(tǒng)電網(wǎng)主要側(cè)重，避免電線端頭電壓下滑，到達(dá)不了消費(fèi)者。分布式電源改變了傳統(tǒng)電力輸送模式，尤其需要主網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)強(qiáng)、功能更加完善。

像太陽(yáng)能、風(fēng)能這樣生產(chǎn)電力上網(wǎng)的分布式能源技術(shù)，也需要確保生產(chǎn)端電壓高于最終輸送端電壓。因此，在正午烈日當(dāng)頭之時(shí)，光伏發(fā)電最大，太陽(yáng)能變電器推高了輸送端的電壓，導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)處于異常高壓狀態(tài)。

電壓反復(fù)多變，給電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)諸多不確定因素，也帶來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)。隨著分布式能源推廣，影響還在不斷擴(kuò)大和加深。有研究表明，當(dāng)太陽(yáng)能覆蓋率達(dá)到25%時(shí)，電壓異常會(huì)影響到每個(gè)消費(fèi)者。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，分布式能源接入電網(wǎng)中，超過四分之一都經(jīng)歷過調(diào)節(jié)之外的高壓，這種情況一旦出現(xiàn)，變電器會(huì)自動(dòng)跳閘，電力供應(yīng)穩(wěn)定性受到影響。12%的儲(chǔ)能設(shè)施也會(huì)受到異常高壓影響。

異常高壓會(huì)帶來(lái)許多負(fù)面影響。例如，消費(fèi)者的電器設(shè)備會(huì)加速老化。電器電流增強(qiáng)，帶來(lái)許多問題，消費(fèi)者不得不購(gòu)買更多電器。同時(shí)，由于能源生產(chǎn)效果不佳，消費(fèi)者在分布式能源上的投入也會(huì)減少。電壓過高會(huì)影響到分布式能源接入電網(wǎng)的能力，從而影響分布式能源后續(xù)發(fā)展。一旦電網(wǎng)接入能力達(dá)到上限，消費(fèi)者不能再繼續(xù)接入更多的分布式能源。在夏威夷、澳大利亞，這種情況已經(jīng)隨著太陽(yáng)能普及而出現(xiàn)了。如果要保障電網(wǎng)的供電質(zhì)量，分布式能源必須投入巨資，而這會(huì)帶來(lái)消費(fèi)者付出的電費(fèi)走高。民意上不會(huì)得到支持，對(duì)無(wú)房屋和社會(huì)底層都是不公平的。

如果異常高壓不能得到有效管理，整個(gè)電力系統(tǒng)的成本都會(huì)上升，終端用戶也會(huì)受到影響。保持消費(fèi)端的安全電壓非常重要，能夠保證消費(fèi)端發(fā)電不會(huì)受到損害，效率不會(huì)受到影響，甚至直接放棄。

最近一項(xiàng)電力系統(tǒng)研究表明，電網(wǎng)電壓異常升高的現(xiàn)象在亞洲、歐洲和美洲都有發(fā)生。消費(fèi)者通過監(jiān)測(cè)設(shè)備也能看到這類問題。

而電壓異常事故最糟糕的要數(shù)澳大利亞。2008年到2011年，在澳大利亞補(bǔ)貼政策推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)分布式能源獲得大發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)很快，2018年月度裝機(jī)量甚至還在不斷被刷新。由于澳大利亞電壓本身就高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)無(wú)人區(qū)多，村與村之間電線距離長(zhǎng)，分布式能源增長(zhǎng)給電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

近期，澳大利亞零售商AGL公司嘗試新上一套虛擬電站，利用澳洲南部周邊的儲(chǔ)能。但是項(xiàng)目無(wú)疾而終，原因是電壓過高，導(dǎo)致運(yùn)行效率大大受影響，虛擬電站不具備可行性。

可見，只有電網(wǎng)適應(yīng)分布式能源的轉(zhuǎn)型，消費(fèi)者才能以低成本的方式參與到能源的供給與消費(fèi)中，成為清潔能源的提供者，從而真正比大型集中的能源生產(chǎn)模式更有競(jìng)爭(zhēng)力。

如果適應(yīng)不了，全球電網(wǎng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊，會(huì)影響到各方。這需要在基礎(chǔ)設(shè)施上裝上智能技術(shù)，確保以最小的花費(fèi)提升供電質(zhì)量，保護(hù)消費(fèi)者。

電網(wǎng)需要提高當(dāng)下和未來(lái)分布式能源的利用效率，這些挑戰(zhàn)才有望轉(zhuǎn)變成機(jī)遇。電網(wǎng)系統(tǒng)整體效率獲得提升，消費(fèi)者也能更好地和電網(wǎng)進(jìn)行對(duì)接。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，電網(wǎng)需要一邊控制好分布式能源，一邊保護(hù)好消費(fèi)者。

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要部署成本優(yōu)、智能化的技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)管理分布式能源，并且保障消費(fèi)者的安全。無(wú)論采取何種技術(shù)路線，原有電網(wǎng)中的電壓性能都必須有相應(yīng)提升。

名古屋大學(xué)教授瀧澤利壽指出，智能化技術(shù)要能和電網(wǎng)兼容，要體現(xiàn)對(duì)終端用戶的關(guān)懷，對(duì)能源生產(chǎn)規(guī)律的了解。這樣，技術(shù)才能準(zhǔn)確模擬和預(yù)測(cè)供給需求變化。這種技術(shù)能力對(duì)于提高分布式能源控制力是非常重要的。

總之，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家，很多人習(xí)慣性以為電網(wǎng)是可靠的、穩(wěn)定的。但是隨著分布式能源未來(lái)10年加快推進(jìn)，電壓控制和電網(wǎng)穩(wěn)定性將是最大的挑戰(zhàn)。而解決的方法不是限制分布式能源的發(fā)展。關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在如何提高對(duì)電壓的控制力，進(jìn)一步投資相關(guān)技術(shù)，避免消費(fèi)者受到異常高壓的影響。而且讓消費(fèi)者充滿信心，讓他們相信自己在能源上的投入是值得的，運(yùn)營(yíng)商有足夠能力，確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定、安全和可靠。