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国家电网:强化规划引领 加快建设一流现代化配电网

北极星输配电网  来源:国家电网报  作者:国家电网公司总经理助理赵庆波  2018/7/3 9:08:05  我要投稿  

北极星输配电网讯:配电网作为电网的重要组成部分,直接面向电力用户,与广大群众的生产生活息息相关,是保障和改善民生的重要基础设施,是用户对电网服务感受和体验的最直观对象。党的十九大报告指出,我国进入全面建成小康社会决胜阶段,随着我国经济发展方式转变,产业结构优化升级,城市化进程加快,电力体制改革逐步深入,配电网发展进入新的历史时期,面临着前所未有的机遇与挑战。

一、新时代需要建设一流现代化配电网

当前,中国特色社会主义已进入新时代,正处于全面建成小康社会的关键时期,保民生、控污染、脱贫扶贫等方面任务不断加重,社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。坚持以服务人民为中心,加快配电网建设,满足人民日益增长的美好生活用能需求,保障全国人民一道迈入小康社会,是新时代电网发展的重要使命。我国经济社会发展已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,强调以质量第一、效率优先的发展原则,推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革,经济发展进入“新常态”,迫切需要加强电网基础设施建设,以提高供电服务效率。

在能源领域,以再电气化为根本路径的新一轮能源革命,正在全球范围内深入发展,电网作为连接能源生产和消费、输送和转换的枢纽,处于能源革命的中心环节,需要充分发挥基础和核心作用。随着新能源、分布式发电、智能微网等快速发展,以及电动汽车、智能家电等多样化用电需求的增长,配电网的网络形态、功能作用正在逐步转变,配电网呈现愈加复杂的“多源性”特征,传统的配电网发展模式,已不适应新时代配电网发展需要。未来的配电网,从技术特征上看,需要统筹电源和负荷协调发展,应用多能转换、智能控制、信息融合等技术,向友好互动的智能配电网发展;从功能形态上看,需要推动各类能源向电能转换,促进各类能源信息的交互共享,逐步向以电为主、多种能源互联的智能化、多元化综合能源服务平台演进。

国家电网公司(以下简称“公司”)董事长舒印彪在今年公司“两会”上提出了“建设具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业”的新时代公司战略目标,要在2025年基本建成、2030年全面建成具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业。建设世界一流能源互联网,核心是建设世界一流的坚强智能电网,打造广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控新一代电力系统。可靠性高、互动友好、经济高效的一流现代化配电网是新一代电力系统的重要组成部分,是能源互联网的重要基础。落实公司战略目标要求加快建设一流现代化配电网,需要扎扎实实做好配电网规划,充分发挥规划的引领作用。

二、配电网发展现状和存在的主要问题

“十二五”以来,公司高度重视配电网发展,通过走出去学习、引进来交流等措施,积极吸收国外配电网规划设计的先进理念和成熟经验;构建了以主网架、配电网、通信网、智能化规划为支撑的电网发展规划体系,在配电网建设方面,配电网规划的引领作用正在逐步发挥作用,并从规划设计、工程建设、设备材料、运行检修等方面编制了一系列配电网技术标准,初步建立了配电网技术标准体系。电网投入方面,公司更是逐年加大配电网建设改造投入力度,“十二五”以来,累计投资近1.4万亿元,占电网建设改造总投资的49%,年均投资近2000亿元,配电网发展取得显著成绩。截至2017年年底,公司110千伏及以下变配电总容量为28.6亿千伏安,110~10千伏线路总长度为454万公里,城网、农网供电可靠率分别为99.948%、99.784%,与2010年相比年户均停电时间分别缩短3.7小时、13小时。目前,北京金融街、上海陆家嘴等城市核心区的配电网供电可靠率已经达到99.9999%,年户均停电时间小于0.5分钟,与同期新加坡、东京主城区配电网的供电可靠率水平相当。

配电网涉及电压等级多、覆盖面广、项目繁杂、工程规模小,同时又直接面向社会,与城乡发展规划、用户多元化需求、新能源和分布式电源发展密切相关,建设需求随机性大、不确定因素多,需要精细化规划和精益化管理,这方面公司与国际先进水平有明显差距,配电网发展不平衡不充分的矛盾仍旧突出,粗放式发展的局面尚未根本转变。公司在配电网规划引领、先进规划理念落实、设备标准化程度、配电自动化应用水平、精益化管理和支撑体系建设等方面还存在突出问题:

1.配电网规划引领作用不够

以目标网架为引领、构建坚强一次网架,是满足供电可靠性、提高运行灵活性、降低网络损耗的基础。高压、中压和低压配电网三个层级应相互匹配、强简有序、相互支援,以实现配电网技术经济的整体最优。公司各层级配电网,尤其在高压配电网和中压配电网中还存在一些突出问题。一是高压配电网供电安全水平不高。发展中对《配电网规划设计技术导则》(以下简称“《导则》”)等技术标准的落实不够,A+、A类供电区域110(66)千伏电网的双侧电源链式结构比例偏低,分别为77%、70%;B类供电区域110(66)千伏电网链式和环网结构尚未完全形成,N-1通过率未达到100%。主要原因是电网处于发展过程中,受廊道资源限制、通道建设困难等因素影响,部分规划的第二电源变电站落地困难;另一方面,对于负荷仍处于发展阶段的区域,在电网建设的过渡期,考虑投资的经济性,部分线路和主变分阶段建设,客观上导致了一定比例的单线单变过渡结构的临时存在。二是中压配电网目标网架引领不够。城市配电网还不能完全满足高可靠性要求,部分地区未按典型模式构建网架,导致结构不合理,负荷转供能力不强,尤其是部分电缆入地工程缺少规划统筹和目标网架引导,未充分考虑负荷转移的需求,存在“为入地而入地”的简单盲目投资现象,A+、A类供电区域10千伏双环网结构尚未完全形成,站间联络率分别为68%、65%,上级变电站全停时负荷全转的能力还需进一步提高;城镇和乡村电网的网架结构还不够科学合理,网架结构不清晰,导线截面不匹配,分段和联络点设置不合理,局部地区仍大量存在供电“卡脖子”问题。主要原因是早期中压配电网发展随意性大,网架被动跟随用户工程形成,导致网架结构复杂、供区相互交叉等问题突出,中压配电网整体效率水平不高,对上级电网缺乏有效的支撑。

2.先进规划理念未有效落实

先进的配电网规划理念是指导配电网科学发展的基础,对于构建目标网架、明确建设标准、优选建设方案具有重要意义,部分基层单位的配电网规划仍沿用传统方法。一是可靠性分析不够深入。规划方案校核多采用传统的事故预想方法,缺少投资效益量化分析和可靠性影响因素的深度分析,未能实现多目标最优确定规划方案。二是强简有序理念执行不到位。输配电网是一个整体系统,各层级应协调配合,形成强~简~强的合理电网结构,片面追求强~强~强电网结构的现象仍然存在,造成了电网投资的浪费。三是电网的可扩展性差。部分规划方案在站址和廊道的选择上未能与城乡规划有序衔接,变电站的供电范围划分不合理,与其它变电站难以建立起有效联系,电网的延伸能力受限,难以扩大供电范围。四是未严格遵循差异化规划。存在供电区域划分不合理现象,或未按照供电区域执行差异化规划建设标准,网架结构和设备选型未做到按需配置,存在盲目“一刀切”现象。五是缺少一步到位的长远考虑。导线截面一次选定、廊道一次到位、土建一次建成的发展理念未有效落实,缺少规划的节约就是最大的节约的认知意识,部分规划方案仍存在“头痛医头、脚痛医脚”的现象。六是缺少必要的信息化支撑手段。规划分析仍沿用传统的简单计算、经验分析方法,数据收集整理以线下填报为主,缺少数据自动获取的信息化手段,更是缺少大数据、互联网+、云计算等先进技术手段的应用,规划质量和精准性难以保障。

3.设备标准化程度不高

“十二五”以来,公司通过配电网工程物料的精简、完善和选型标准化等工作,将配电设备种类从3599种精简到18类525种,配电网设备仍然较多,在型号类别、适应性、整体质量和选型等方面还存在一些问题。一是设备型号类别繁杂。配电网设备制造技术门槛较低、准入要求不高,设备生产厂家众多,执行的技术标准不一致,各厂家的设计规范和参数选择不统一,设备的通用性差、互换性不高。二是设备的环境适应性差。我国地域广泛,不同地区的设备运行环境存在很大差异,需要设备具有较强的适应性,现有配电网设备缺少特殊运行环境的配置标准要求,对于高海拔、高温差、高盐雾等地区的适应性较差。三是设备质量问题多。国内大多数配电网设备制造企业仍处于仿制和跟随阶段,缺乏核心技术,设备在稳定性和可靠性方面,与国际知名公司存在着较大差距,更有部分设备产品存在铝线冒充铜线、废旧硅钢片二次使用、变压器添加废油等质量问题。四是设备选型不满足长远发展要求。配电设备选型需要充分满足未来发展需求,部分开关站、环网柜等设备的选型配置缺乏前瞻性,设备的一次容量预留不足、二次扩展需求考虑不充分,导致后期大拆大建和反复改造。

4.配电自动化实用化程度低

公司配电自动化从试点示范向逐步推广过渡,已有26家省公司、138家地市公司先后建设了配电自动化系统,配电自动化覆盖率总体达到47.6%,配电自动化应用范围主要集中在城市中心区,配电网的故障定位能力和可靠性水平得到一定程度提升。在一二次协调发展和应用水平方面仍存在一些突出问题。一是配电自动化与一次网架衔接不紧密。部分配电自动化系统建设未充分考虑网架发展的成熟度,终端配置的类型和位置不合理,不能充分发挥配电自动化系统的状态监测、故障定位、故障隔离和自愈重构的实用化作用。二是配电自动化深化应用水平不高。配电自动化系统与其他生产管理系统未实现信息的完全融合和共享,在数据采集方式、信息安全防护配置、系统功能设置等方面,各专业之间还存在技术分歧,对配电网规划设计、调度运行、抢修指挥、运维管理等业务的支持力度还需提高,未能发挥出配电自动化系统的最大综合效益。

5.精益化管理措施不到位

电网精益化管理主要体现在配电网环节上,配电网发展受外界影响因素大,加之设备数量多,具有工程规模小、建设周期短等特点,对精益化管理的要求更高。一是规划颗粒度偏粗。缺少精益化规划措施,存在需求提报不准确、需求响应不及时、解决措施不系统的问题,规划的精细度不够,难以实现精准投资。部分真正的配电网发展需求,不能转化为可落地的规划项目,在计划执行过程中,又会出现大量临时项目,规划引领作用没有很好发挥,出现规划可研两张皮、规划重点难落实、可研初设不对应等问题,导致规划投资偏差较大。二是专业统筹不够。配电网规划横向涉及公司多个专业部门,需要发展部门与运检、营销、财务、基建、科信、调度等各个专业积极配合,相互协作,共同推进规划目标有效落实;纵向涉及总部、省、地市、县,需要各级规划管理部门与支撑力量通力合作,共同参与。电网基建、生产技改和业扩工程缺少在需求摸排阶段的深度磨合与细致衔接,导致后期存在大量临时提报的项目需求,没有作为一项系统工程统筹规划、整体推进。

6.规划支撑体系力量不强

做好做细配电网规划,实现精益化管理,关键取决于地市、县公司层面,地市经研所和县公司发展专业人员是配电网规划的骨干和主力军。建设一流现代化配电网需要扎实的专业技术支持,需要深入开展规划方案的技术经济比选和计算分析。一是专业力量配置不足。虽然各地市公司均已成立经研所,规划人员到位率低、经验不足现象较为普遍;部分地市经研所不能自主承担所在地市范围内的配电网规划编制、工程可研和接入系统设计评审等工作,对配电网规划工作的支持力度不够。二是配电网规划业务不精。部分省、地市、县公司对配电网规划专业人才培养不够重视,缺少专业人才的培养制度、奖励措施和考核机制,规划人员的专业面不宽,业务能力亟待加强,客观上也导致规划工作不深不细。三是技术支撑手段不强。部分规划人员尚未熟练掌握和运用配电网规划设计平台、配电网规划计算分析软件等信息化工具,仍偏重于传统的规划方法和技术手段,规划设计方案缺少必要的计算分析和优选比较,规划编制质量不高。

三、着力打造一流现代化配电网

打造一流现代化配电网,要统筹施策、多措并举,将安全、优质、经济、绿色、高效的发展理念,贯穿电网规划、设计、建设、运行的全过程,从结构、设备、技术、管理等方面入手,加快推动配电网从传统放射型向多段互联网络转变,从单一供电向综合能源服务平台转变,打造可靠性高、互动友好、经济高效的一流现代化配电网。可靠性高:就是重要城市配电网供电可靠率指标国际领先,年户均停电时间小于5分钟,供电可靠率达到99.999%以上,与新加坡、香港基本相当;一般城市达到目前发达国家城市配电网平均水平,供电可靠率达到99.99%以上;县域电网要落实乡村振兴战略,满足新型城镇化发展的用电需要,供电可靠率达到99.9%以上。互动友好:就是综合运用“大云物移智”等新技术,推动电力流、信息流与业务流相互融合,满足个性化、多元化用电需求,保障电动汽车充换电设施、清洁取暖、储能等多元化负荷和分布式电源无障碍接入,实现源~网~荷智能互动,统筹驱动和综合利用各类能源,契合城市能源互联的发展要求。经济高效:就是规划标准符合发展阶段,目标网架兼顾各方面需求,设备利用率高,供电质量高,实现资源优化配置与资产效率最优,配电网的效率效益全面提升。

现阶段规划建设一流现代化配电网需要从加强统一规划、推行标准化建设、提升智能化水平、探索能源消费新方式、加强基础管理、健全规划支撑体系等方面抓好工作。

1.推行城网网格化规划,有效提升可靠性水平

城市配电网规划要着力提升配电网规划设计理念,在B类及以上供电区域,落实“网格化”规划,进一步形成“供电区域~供电网格~用电单元”的逐步精细化的颗粒度。充分发挥专业协同,从规划、建设、运行、服务等多维度诊断现状配电网,细致摸排问题、提出需求,形成问题清单。结合电网实际合理划分网格,利用空间负荷预测方法,科学预测用电网格的远景饱和负荷及其空间分布。依据典型供电模式确定远景发展目标,逐年细化建设方案,形成清晰的目标网架。加强与地方政府沟通,将网格化规划成果纳入城乡发展总体规划、控制性和修建性详细规划,做到配电网规划“细颗粒、高精准、接地气”。

持续贯彻以可靠性为核心的配网规划理念,实施城市配电网可靠性提升工程。对于正在向饱和阶段过渡的主要城市建成区,以规划为引领,按照“一张图、一张网”的要求,以提高设备全寿命周期内效率效益为目标,“一步到位”建设主干网架,一茬接着一茬干,避免大拆大建、重复建设;尽可能选用高质量设备,力争用3~5年时间,从根本上解决城市配电网的网架结构不强、转供能力不足、可靠性不高等问题。同步考虑配网智能化发展,集成运用新技术,大力提升配电网自动化、信息化、互动化水平,为城市能源互联网和综合能源服务奠定坚实的物理基础。浙江绍兴供电公司,2013年以来以规划为指引,按照先易后难、分片实施的原则对主城区53平方公里范围内的配电网改造升级,不搞大拆大建,仅投入2.6亿元,利用4年时间完成彻底改造,年户均停电时间减少到5分钟,供电可靠率提高到99.999%以上,达到世界一流水平。

2.落实乡村振兴战略,建设坚固耐用农网

积极落实国家乡村振兴战略,建设与美丽乡村发展相适应的新型农村电网,把重点放在解决农村电网发展不均衡不充分的核心问题上,突出服务民生的社会责任,建设暖心的“最后一公里”电网,满足人民对美好生活的向往。因地制宜明确农网建设改造标准,满足乡村长远发展需求。东部地区,重点推进城乡电网一体化发展,加强网架结构,选用高质量设备,持续提升配电网供电能力;中部地区,提升电气化水平,加强中低压配电网建设,选用经济实用型设备,解决动态“低电压”和季节性供电紧张问题,推进小康用电示范县建设;西部地区,着力推进农网供电服务均等化,加快推进深度贫困地区农网改造升级,补齐农网发展短板。

在农网规划中积极落实“乡村电气化工程”,因地制宜选取特色发展之路,摸清问题、补齐短板,统筹考虑安排新一轮农网改造升级工程,避免过度投资和无序建设,按需稳步推进农村电网发展,促进农村可再生能源开发利用和能源消费清洁替代,推动农村地区从“有电用”向“用好电”全面转变。全面落实脱贫攻坚战略,加强“三区两州”深度贫困地区电网规划建设,确保到2020年“三区两州”农网主要供电指标接近或达到国家规定的农网规划目标;结合电网发展同步考虑光伏扶贫项目接网方案,高质量推进“2018~2020年国网阳光扶贫行动计划”,确保接的进、送的出、可消纳。

3.深化技术标准体系,完善标准化建设成果

配电网建设改造执行的相关技术标准需要统一,要以《配电网规划设计技术导则》、《配电网技术导则》、《配电网典型供电模式》、《配电网典型设计》等技术标准为核心,进一步建立涵盖规划设计、电网建设、运维检修、物资管理和业扩服务等全环节,贯穿配电网各电压等级的技术标准体系。规划部门统筹考虑各环节技术标准的一致性、连贯性、适用性、针对性,协调各专业优化完善标准,确保技术标准充分发挥指引作用。

配电网建设需要通过标准化的手段,推动配电网发展的集约化和管理的精细化,建设“资源节约型、环境友好型”配电网。需要结合不同地区的实际发展需求,丰富配电网典型供电模式、典型设计、通用设备等标准化成果体系,满足不同类型供电区域的配电网规划建设需要。需要持续优化精简标准物料种类,通过精简设备类型、优化设备序列、规范技术标准,推广功能模块化、接口标准化的设备,提高设备通用性、互换性;采用技术成熟、少(免)维护、长寿命、低损耗、小型化、具备可扩展功能的高质量设备。通过应用高质量、标准化的配电网设备保障配电网安全可靠运行,打造坚固耐用配电网。

4.提升自动化水平,统筹电源和负荷发展

配电自动化系统建设要与一次网架协调配合,优先在网架发展成熟、结构清晰的区域应用实施配电自动化,提高配电自动化的实用化程度,切实发挥配电自动化系统状态监测、故障快速定位、故障自动隔离和网络重构自愈的作用,解决配电网“盲调”问题,提升供电可靠性水平。配电自动化系统还应加强高级功能的深化应用,全面支持生产调度、运维检修及用电等业务的闭环管理,探索配电自动化与用电信息采集系统的互联互通,充分利用智能电表的数据收集作用,依托大数据技术分析判断中低压配电网的设备状态和故障信息,实现配电网的经济优化运行与协同调度。

配电网规划、建设和运行需要统筹考虑源~网~荷之间的发展需要。电源接入方面,需要开展分布式电源消纳能力及经济性分析,引导电源合理布局、有序建设;应用分布式电源“即插即用”并网技术,满足分布式电源快速接入的要求,促进分布式电源建设效率和效益提高。用电负荷有序发展方面,需要根据负荷发展做好配电网规划,对用电负荷发展要有前瞻性,尤其要与充换电设施规划、储能规划做好有序衔接,逐步推广电动汽车有序可控充电、充放储一体化运营技术,实现城市充换电和储能设施的互联互通。

5.探索能源消费新方式,构建综合能源服务平台

配电网需要面对各种能源在消费方式、转换利用等方面的多元化需求,需要推动各类能源的消费和利用向以电为主的互动化、智能化方式发展和转变。能源消费方面,通过配电网的供电保障能力、对外信息交互能力,自适应整合各类能源的转化和应用,促进各类能源的富余部分向电能方式进行二次转换,为用户打造以电为主的智能化能源消费方式,充分满足各类用户的个性化用能需求。能源综合利用方面,需要依托配电网构建综合能源服务平台,充分发挥电能的驱动作用,应用智能化技术,提高各类能源系统的自调节和自适应能力,促进以电为中心的多能融合,提高各类能源的供给质量,提升各类能源设备的运行效率,实现各类能源综合利用效率的最大化,进而推动公司由电能供应商向综合能源服务商转变,扩大能源服务范围,提升市场竞争力。

6.加强配电网管理,提升精益化水平

配电网建设与改造需要保持配电网规划的严肃性,严格落实配电网规划方案,以规划目标网架为刚性约束条件,做到“一张蓝图绘到底”。配电网规划项目安排需要精益化管理,通过应用信息化手段和大数据分析技术,梳理分析现状电网,对比目标网架,形成指导电网规划和项目安排的“两图两表”,“两图”分别为细化到网格的10千伏及以上目标网架图、分年度网架规划地理接线图;“两表”分别为规划期的电网建设规模和投资总表、逐年细化的项目建设时序表。规划项目落实以“两图两表”为基本抓手,实现精益规划和精准投资。配电网建设改造要全过程闭环管理,要持之以恒,多年一以贯之,稳扎稳打,建设改造工作不因人员变动而停滞不前,保持建设改造工作的连贯性,资金投入的持续性,认真执行规划方案,确保目标网架按期完成构建。各专业之间要打破专业壁垒,加强专业协同,贯通规划~计划~设计~建设~评估各个环节,建立无交叉、无空白、无缝链接的管理工作机制,充分发挥规划的引领作用,指导专业项目合理安排,做到电网基建项目、生产技改项目和业扩工程以目标网架为指导统筹开展建设。

7.健全各级经研体系,充分发挥规划支撑作用

进一步充实各级经研体系的配电网专业人才队伍,重点加强地市经研所配电网规划设计人员力量,各经研所都要努力建立一支专业素质高、业务精通的配电网规划设计队伍,让规划设计队伍人员归队、职责归位,承担起配电网规划编制、工程可研和接入系统设计评审工作。通过业绩对标、专业培训、上岗考试、技术交流等措施,促进经研体系的规划设计人员提升业务能力,以工匠之心努力培养一批专家型人才,促使规划设计人员深入理解配电网规划设计先进理念,并落实到配电网规划工作实践中。规划设计人员要严格执行《导则》等技术标准,规划方案和技术原则要符合标准要求;熟练掌握配电网规划设计平台和计算分析软件等信息化工具,提升规划设计的效率;积极探索在规划中应用大数据分析、互联网+、人工智能等新技术手段,进一步提升规划精准度和科学性。

经济社会发展、能源领域变革、城市化进程加快等给配电网的发展带来了新的挑战,为适应新时代发展形势,满足人民美好生活用能需求,支撑全面建设小康社会,公司需要加快建设一流现代化配电网。

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