2021年3月15日,习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议,研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措。会议提出:“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。”将新能源提到新的高度。在国家“双碳”目标激励下,可再生能源装机速度不断增长。“十四五”是我国全面落实高质量发展要求、加快能源变革转型的关键期。我国电力需求将持续增长,预计到2025年全社会用电量将达9.2万亿千瓦时、最大负荷达15.7亿千瓦。随着越来越多的分布式可再生能源接入配电网就地消纳,配电物联网将逐步向供需互动的有源网络过渡。网架结构与功能形态的变化,复合产生新的功能和性能要求,给配电网带来新的挑战。
由于风、光等分布式可再生能源发电具有极强的随机性、间歇性和波动性,随着配电网中新能源渗透率的提高,电网线路中潮流大小甚至方向变化频繁,配电网功率平衡呈现概率化。同时,风、光发电出力“靠天吃饭”,极易导致以新能源发电为主的配电系统供电不足或倒送电。此外,新能源广泛采用逆变器等设备并网,提高了配电网电力电子化程度,也加大了运行控制难度。在新能源大规模、高比例接入场景下,保障系统运行安全是重中之重,需大幅提升配电网弹性自适应能力,强化“网-源-荷”协调控制。
大量研究和案例表明,随着新能源装机的增加,为满足新能源全额消纳,系统成本将呈现持续提高趋势。统计显示,“十三五”期间国家电网公司配电网投资占电网基建投资近60%。面对“双碳”目标下配电网投资需求的变动趋势,从国有资本保值增值角度出发,需要提升投入产出效益,确保配电网可持续发展。
从“双碳”目标发展趋势看,在以可再生能源规模化接入为特征的新型电力系统框架下,配电主体更加复杂多元,能源流向更加多样。这就要求配电网具备强大的综合承载能力、全息感知能力和智能调控能力,并要求电力与电子高度融合形成智能化和柔性化的配电设备,以提供系统支撑。在保证新能源足额消纳的同时,需要满足多元化负荷“即插即用”接入需求。
“双碳”目标的提出,将推动配电网与能源互联网衔接更加紧密,要求加大投资开放力度,加强与其他基础设施的融通融合,加快发展成为分布式可再生能源消纳的支撑平台、多元海量信息集成的数据平台、多利益主体参与的交易平台,继而催生更多的新业务、新业态、新模式,满足各类主体和社会资本投资以及交易需求。
配电网设备种类多、数量大,且存在一定比例的老旧设备,一直是电网公司节能降耗的重点领域。新型配电系统更要求深入践行绿色发展理念,进一步加大配电网领域低碳治理力度,积极推广应用绿色环保、节能高效的配电设备,引领带动电网全环节全流程绿色生态环保,为降低碳排放整体水平做出贡献。
当前,在技术快速迭代的形态下,配电物联网相关产业面临标准化不足带来的一系列问题。首先,设备型号类别繁杂。设备生产厂家执行的技术标准不一致,设备的通用性差、互换性不高。其次,设备的环境适应性差。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。再次,设备质量问题多。设备在稳定性和可靠性方面,与国际知名公司的产品存在着较大差距。最后,设备选型不满足长远发展要求。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。
现有设备状态感知的传统分析应用算法简单,缺乏面向数据深度应用的数据挖掘能力,技术、算法、模型的积累沉淀非常欠缺,数据分析成为提升配电设备管理能力的瓶颈。首先,现有的多维统计分析功能偏弱,缺乏多模态数据集成挖掘功能;其次,现有的传统分析大多数是周期性分析,缺乏实时分析和全过程分析应用。
配电设备制造行业拥有大量的企业,行业集中度小,同质化突出,市场供给波动大,行业存在着结构性一般产能过剩和高端定制需求产品短缺的双重供给风险。市场供给总量过剩的局面短期内难以改变,随着新增产能的释放,市场供需矛盾凸显。
受前期技术积累较少及国际社会的科技封锁影响,部分核心技术与国外相比仍有不足,主要体现在电力定制芯片技术、电力传感器技术、核心工业软件、机器人核心软件、数据库管理系统等方面,亟须加强攻关。