《配电投资连超输电 网架结构迭代升级》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-02
  • 近年来,国家能源主管部门与电网企业形成工作合力,坚持以可靠性为中心的规划理念,通过持续加大投资,应用新技术、新产品、新工艺,提高装备水平,配网规模大幅提升,供电可靠性和供电质量持续提高,智能化建设成效显著。配网侧接入电源中,新能源占比进一步提高;充电服务网络逐步完善,充换电设施体系初步形成。截至2020年,配电网投资连续7年超过输电网。

    截至2020年,新一轮农网改造升级、“三区三州”和抵边村寨农网改造升级、世界一流城市配电网建设、小康用电示范县等配电网工程圆满收官,取得显著成效。中心城市(区)智能化建设和应用水平大幅提高,供电质量达到国际先进水平;城镇地区供电能力和供电安全水平显著提升,有效提高供电可靠性;乡村地区电网薄弱等问题得到有效解决,切实保障农业和民生用电。

    投资重点明确突出供电质量稳步上升

    “累计投入10.2亿元专项资金,完成迪庆、怒江地区110千伏及以下项目681项,新建或改造35千伏及以上变电站19座,10千伏配变687台、10千伏及以上线路900千米”——南方电网承担的国家“三区三州”和抵边村寨农网改造升级攻坚任务在2020年上半年全部完成,3年累计投入17亿元,显著提升了这些地区的供电能力和供电质量。

    2020年的配网建设,“三区三州”和抵边村寨农网改造升级是浓墨重彩的一笔。上半年,有关省份提前完成了“三区三州”、抵边村寨农网改造升级攻坚三年行动计划,显著改善了深度贫困地区210多个国家级贫困县、1900多万群众的基本生产生活用电条件。我国农村平均停电时间从2015年的50小时降低到2020年的15小时左右,综合电压合格率从94.96%提升到99.7%,户均配电容量从1.67千伏安提高到2.7千伏安。

    “十三五”以来,我国电网投资建设向配网、农网倾斜。国务院部署实施新一轮农网改造升级,共计安排下达农网改造升级中央预算内投资532亿元,撬动企业自有资金、银行贷款等社会资金1259亿元。国家新一轮农网改造升级工程共完成160万口农村机井通电,涉及农田1.5亿亩;为3.3万个自然村通上动力电,惠及农村居民800万人。

    十三五初期,国家发展改革委发布《关于加快配电网建设改造的指导意见》,要求“着力解决配电网薄弱问题,提高新能源接纳能力,推动装备提升与科技创新,加快建设现代配电网络设施与服务体系,”此后,国家能源局发布 《配电网建设改造行动计划(2015—2020年》,从7大方面对配电网建设改造任务提出目标,要求2015~2020年,配电网建设改造投资不低于2万亿元;到2020年,中心城市(区)智能化建设和应用水平大幅提高,城镇地区供电能力及供电安全水平显著提升。

    随着网架持续改善和设备设施的不断升级,供电质量逐步提升,用户停电时间采集更加准确、电网抵抗自然灾害能力更加强。据国家能源局信息,2020年第四季度,全国50个主要城市供电企业用户供电可靠性继续保持较高水平,平均供电可靠率为99.948%,用户平均停电时间为1.15小时/户,用户平均停电次数为0.26次/户。

    网架结构日趋合理主动配网引领潮流

    2020年,国网上海电力交出亮眼成绩单:上海全域供电可靠率达“4个9”(99.9923%),核心区供电可靠率突破“5个9”(99.9991%),迈入国际先进行列。针对变电站间负荷转供能力和平衡能力不足、变电站直送用户线路利用率不高等问题,上海电力首次提出10千伏“钻石型”城市配电网发展思路。到2020年,国网上海电力已规划“钻石型”电网30组,立项23组,建成20组。目前,已建成的“钻石型”电网平均供电可靠率高达99.9996%。

    “十三五”以来,国家电网坚持目标网架引领,电网结构日趋合理。高压配电网方面,城网以110(66)千伏和35千伏链式、环网、辐射式结构为主,占比在2019年95.94%的基础上进一步提升,主变压器、线路N-1通过率全面提升,农网110(66)、35千伏电网辐射式结构比例由2015年的42.81%降低至2019年的38.7%,主变压器、线路N-1通过率较2015年提升4个百分点以上。

    中压配电网方面,城网10千伏架空网以多分段适度联络为主、电缆网以单环网为主,10千伏主干线路联络率由2015年的83.98%提高至2019年的92.60%,线路N-1通过率由76.89%提高至86.03%;农网10千伏线路以辐射式架空网为主,联络率由2015年的43.58%提高至2019年的63.48%,线路N-1通过率由37.41%提高至55.74%。

    衡量配电网水平的可靠性指标节节攀高,但同时,配电网也面临分布式清洁能源、充电桩等接入带来的新挑战。截至2020年10月,我国公共充电桩保有量66.65万台,充电站4.33万座,配建私人充电桩数量83.11万台。我国建成了世界上充电设施数量最多、辐射面积最大、服务车辆最全的充电设施体系。2020年第四季度,全国新增并网分布式光伏装机701万千瓦,同比增长78.4%。截至12月底,全国分布式光伏装机7831万千瓦,占光伏总装机比重30.9%。分布式电源装机规模快速增长,分布式电源占配网接入电源额定容量比重持续攀升,分布式电源渗透率由2015年的1.70%至2019年已上升至4.70%。

    随着大规模分布式电源及电动汽车充电桩等多样性负荷的接入,传统配电网面临着短路电流增大、清洁能源消纳能力不足、能效水平降低、潮流控制和电能质量控制难度增加等诸多挑战。在江苏、浙江、河北等省一些先进区域,主动配电网迎合发展趋势,在有条不紊地研究示范。

    浙江省电力公司以未来高比例可再生能源并网的主动配电系统为研究对象,建立含高渗透率可再生能源配电系统的规划典型方法,实现分布式电源与可控负荷、储能的协调配置。2020年,共服务20176个分布式光伏项目并网,容量约144.93万千瓦。通过主动配电网,实现了主动规划、主动管理、主动控制、主动服务及负荷侧主动响应、电源侧主动参与,高水平消纳了光伏发电等清洁能源,同时保证电网稳定运行。

    与用户侧紧密耦合配网结构将更加灵活

    “‘十四五’期间,中国电力配网系统将面临诸多新挑战。一方面,数字新基建、电动汽车充电桩、电能清洁取暖等将引发电力需求剧增,需要配网系统提供足够的容量和高可靠性电力。另一方面,光伏‘产能楼宇’、低速风电、其他分布式电源的接入需要配网系统能够更加有效地吸纳这些不稳定的分布式电源。在电网运营上,储能技术和包括电动汽车电池在内的储能设施,需要与配电网产生充放电互动,而综合能源服务、需求侧响应和基于数字技术的‘ 虚拟电厂’都在呼唤着更加灵活互动的配网系统。” 北京国际能源专家俱乐部与亚洲开发银行、北大能源研究院联合举办的“建言‘十四五’能源发展”论坛上这样总结到。

    这个包含多位行业知名专家的论坛分析,配电网作为连接能源生产、转换、消费的关键环节,在能源革命的新要求下其功能也将升级。配电网将承接、配送上级电网的大规模电力,灵活接入各类分布式能源,并通过电网、气网、热网间能量流的交互实现多种能源形式的互联互通互补。

    “‘十四五’配网投资仍将高于主网。从存量来讲,主网基础较好;而相对来说,配网投资需求较大。现在清洁能源发展等新的要素大多集中在配网,对配网网架建设、信息化、自动化等方面的要求提升很快。”国网能源研究院电网综合研究所副所长靳晓凌接受记者采访时表示。

    “分布式的清洁能源点多面广,就像撒芝麻一样,它的并网点也非常多。未来密集的分布式电源并网点很多,渗透率增高以后,电网双向潮流会比较普遍,对配网运行的灵活性会有更高的要求。像主网目前基本都是环状的一样,今后对配网的结构也有更高的要求,在网架、接线方式等方面都会更加追求灵活性的设置。”

    上述多位专家同样认为,电网发展重心由输电网向配电网转移,是加快能源转型的需要。配电网正成为电力系统的核心。配电网作为能源互联网建设的核心环节,需要进一步提升配电网数字化、智能化水平,引领多能耦合互补、多源聚合互动,培育新业态、创造新价值,从技术、功能、形态上推动配电网向能源互联网转型升级。

    “‘十四五’将国家清洁能源战略更好融入电力规划顶层设计,推动电力规划从供应侧、输电网向配网侧、用户端延伸。”中电联《2020-2021年度全国电力供需形势分析预测报告》建议,在用户侧和配电网紧密耦合的趋势下,以客户需求为导向,通过开展配电网差异化规划来满足终端用能需求。今年电网将加快构建大规模源网荷储友好互动系统,通过源网荷储协同互动的整体解决方案,增强电网柔性调节能力,并基于柔性输电技术加强电网弹性。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/
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  • 《光伏技术迭代加速 ABC产品冲击主流》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2024-02-06
    • 过去一年,在技术迭代的推动下,光伏产业从制造端到应用端正全速前进。 记者获悉,1月26日,国家能源局发布的2023年全球电力工业统计数据显示,2023年全国新增光伏装机达216.88GW,同比增长148.12%,近乎是此前四年的总和。 同时,光伏制造产能在过去一年狂飙突进,2023年底,中国光伏组件产能或已超850GW。行业发展也进入了新一轮产业周期,在产业链各环节,n型技术和产品都在加速替代p型。据中国有色金属工业协会硅业分会的统计,仅在硅片环节,n型硅片产能的占比就已达到60%-80%。 中国光伏装机持续放量、光伏制造产业飞速发展,可以说是由中国企业家的创新精神推动的。日前,长三角太阳能光伏技术创新中心主任沈辉在接受华夏能源网采访时表示,是中国企业加快了光伏技术迭代的周期,让光伏的产业化加速发展起来。 在产业界的共同努力下,各类新型电池技术都在飞速发展中。其中,此前默默无闻的BC类产品,在去年成为产业热门。凭借不断的技术创新, BC电池及组件产品,目前已颇受市场认可,正在朝着n型新一代技术中的全新主流方向迈进。 BC技术站上“C位” BC电池,即全背电极接触晶硅光伏电池,与TOPCon、SHJ(硅异质结)一起,并称n型电池三大技术路线。“后PERC”时代,三者中谁能取代PERC成为主流,一直是市场争论焦点。而此前,BC类电池受限于技术难度、成本不受控等因素,相对较为“小众”,大量押注BC技术的只有爱旭股份(SH:600732)、隆基绿能(SH:601012)等少数企业。 但随着爱旭、隆基等企业吹响BC技术冲锋的号角,受益于持续的技术创新与突破,以及渐成规模的产业链配套,BC技术已摆脱“小众工艺”的标签,成为推动n型技术升级迭代的重要力量。 “从光学层面上来看,BC电池是最完美的。”沈辉向华夏能源网表示,由于将电极放在了背面,可以最大限度地受光,因此从光的利用方面来说,BC技术有着独一无二的优势,是光伏技术重要的发展方向之一。 由于BC电池的正面无栅线遮挡,其光电转换效率更高。此前,曾有业内专家向华夏能源网表示,BC电池的效率与相对应(正背面接触)电池结构相比,可以提升0.5%-1.0%。 同样,由于正面无栅线,极大提高了组件的美观性。其他晶硅光伏组件,基本是以白色条框分割出一块块蓝色色块,在使用中无法与建筑和周边环境融为一体。而BC组件可以设计为纯色,更具简约美感。也因此,BC组件深受分布式光伏的青睐。 但是,BC类产品在产业化方面面临的挑战也非常巨大。 一方面,BC电池的制作工艺相对更复杂,对硅片少子寿命要求高、技术难度大、制程工艺长、对材料的要求高、成本难控制。 另一方面,双面率偏低,使得BC电池很难满足集中式场景的发电转换效率要求。大型电站等集中式场景更希望有较高的双面率,PERC的双面率约65%,TOPCon的双面率约80%,SHJ双面率85%-90%。但是,BC所有栅线都在背面,双面率普遍较低,有待通过创新技术进一步突破。 此外,银浆等材料的使用,使得BC制备成本难以下降,并且,行业内大规模生产制造BC电池时间尚短,相关产业链配套尚未齐全,难以形成规模效应。这也制约着BC电池成本的下降。 ABC引领技术突破 虽然BC技术面临诸多挑战,但可喜的是,通过对技术创新的不懈追求,爱旭股份等先锋企业已经取得众多关键性技术突破,使BC类产品竞争力日盛一日。 其中最值得一提的是在ABC技术路线上的突破。ABC(All Back Contact)电池由爱旭自主研发,是一种基于n型衬底硅片技术的BC类电池结构。目前,ABC产品已取得了六大技术突破。 一是新一代ABC硅片技术。 爱旭开发的新一代硅片技术——轻掺杂超导磁控直拉法(LD-MCZ),突破了电阻率控制和断线控制两大挑战,生产出来的硅片氧浓度在10ppma以下,少子寿命在10000以上。这种高阻低氧的高质量硅片,为晶硅电池向上突破到27%以上的量产转换效率打开了通道。 二是超快激光图形化技术。 BC技术的一大难点是图形化。爱旭首创的超快激光图形法技术,通过飞秒、皮秒、亚皮秒超快激光一步法完成加工,精度准、效率高,实现了电池产品的低成本、高产能和高良率,也适合大规模量产。 三是无银化金属涂布技术。 减少银浆的消耗,一直是光伏行业面临的技术难题。爱旭独辟蹊径,首创了无银金属栅线涂布技术,通过电化学及化学手段镀铜、镍、锡,带来充沛且更易获取的原材料,并在10GW规模的生产线上取得了全面超越印刷银浆的工艺效果。 四是高可靠0BB串焊技术。 爱旭开发出的高可靠0BB串焊技术,让铜焊带与细栅线通过焊接实现合金化,提高了组件的可靠性,降低了封装损失。这一串焊技术成功解决了金属栅线的过焊、虚焊、载流子渡越时间和电流收集路径过长,以及众多交错重叠导致的短路与漏电等问题。 五是双面率达到70%。 BC技术此前被行业认为双面率偏低,只适合单面发电。但爱旭在去年12月发布的新款ABC组件,却将双面率提高到70%。爱旭结合最新的电池精细图形化设计技术与独创的0BB组件整版串焊技术,使得电学及光学的优化设计不再相互冲突,彻底扭转了BC组件背面不发电或发电贡献极小的困境。 六是ABC组件的可靠性提升。 爱旭在提升ABC组件品质方面也下足功夫。通过电池硅基体全钝化、非烧穿无银金属化技术,提升了电池的可靠性;通过“一”字型焊接技术,提升了组件的可靠性;通过防阴影设计、全面积受光和全钝化的电池结构等,提升了ABC电池及组件的抗衰减和耐候性,ABC组件的首年衰减≤1%,后续年度衰减≤0.35%,在整个生命周期内ABC组件产品相对于PERC产品可多发15%以上的电。 ABC产品备受市场认可 光伏企业凭借什么来穿越产能过剩的周期,无疑是当下行业关注焦点。业内人士认为“先进产能永不过剩”,沈辉教授也表示,“光伏寒冬”是一个优胜劣汰的过程,先进的产能可以借此机会发展起来。 n型技术,尤其是其中的ABC电池,无疑就是这样的先进产能,它已经表现出了旺盛的生命力。 ABC技术的拥有者爱旭股份,成立于2009年,是全球领先的新能源科技企业,聚焦光伏发电领域,为客户提供太阳能电池、组件及光储用一体化全场景解决方案。爱旭目前拥有广东佛山、浙江义乌、天津、广东珠海、山东济南五大生产基地。 爱旭的ABC产能目前正在稳步推进中。去年年底,爱旭珠海基地10GW ABC电池及组件产能整体实现达产,ABC电池平均量产转换效率已经达26.8%以上。爱旭义乌基地15GW ABC电池及组件产能已进入试生产阶段。 行业激荡,唯强者方能坚守。在光伏产能过剩之际,爱旭扩产的底气,正是源于其持续的技术创新,已获得了市场的认可。 此前,由于高效率、美观性等优势,爱旭的ABC组件在欧洲、日本、韩国等海外分布式市场已颇受欢迎。仅在欧洲,爱旭的ABC组件销售网络就已覆盖英国、德国、荷兰、波兰、罗马尼亚、捷克共和国、匈牙利、立陶宛、拉脱维亚、爱沙尼亚以及巴尔干等国。就在1月份,爱旭又与波兰知名光伏分销商INSELL签署了一项协议,将在3年内向其供应200MW高双面率ABC组件。 而随着技术突破,双面率大幅提升至70%,ABC组件不再局限于分布式场景,爱旭也随之调整了市场策略。 日前,爱旭透露,2024年的市场开拓重点将放在中国。1月16日,爱旭与天津能源投资集团签署了2.5GW ABC组件战略合作协议,双方将在项目开发、产品供应及一体化解决方案等领域开展深度合作。协议的签署标志着爱旭开始大举进军国内集中式及分布式场景业务。 学界人士也对ABC也充满期待。沈辉表示,“希望爱旭能坚定地、大踏步地向前走,尤其在BC技术方面,能在国际上率先做出表率,带动大家朝着一个方向前进。” 随着爱旭在集中式、分布式场景的全面发力,2024年,预计ABC组件市场份额将迅速扩大,有望再为光伏技术迭代踩下“油门”。
  • 《配电网转型升级势在必行》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-03-06
    • 为实现碳达峰、碳中和目标,高比例新能源将接入新一代电力系统,并送往千家万户,以提高绿电占终端能源消费的比重,同时,为实现人民对美好生活的向往,更多新型用能场景涌现,电动汽车等大量灵活负荷将接入用户侧,配电网将扮演重要角色,转型升级成为必然。而且,随着我国深入推进包括增量配电业务改革在内的新一轮电改,更多红利将惠及全社会。 近日,由国网天津市电力公司“改革先锋”张黎明主持研发的新一代人工智能配网带电作业机器人完成了带电接引线作业,这是配电网领域的又一项技术创新。据了解,在构建新一代电力系统的过程中,包括天津电力在内的各地电网公司持续探索配电网新技术,从单电源供电到多电源供电、“手拉手”供电,从自动化到实现智能巡检,从取消计划停电到配电网与5G、人工智能等技术深度融合,发展元素日趋多样。 对于未来配电网的发展趋势,受访业内人士普遍认为,随着电网转型升级,分布式电源、电动汽车、储能等灵活负荷在配电侧接入的容量越来越大,配电网将具有广阔的发展潜力,并成为新一代电力系统的核心。 新型负荷占比提高 我国电力系统建设曾“重发轻供不管用”,配电网建设长期处于滞后状态。随着近年来各地电网公司持续提高配电网自动化覆盖率和实用化水平,配电网正加速向主动型、综合能源互济型电网转型。“随着用户需求不断提高,以用户负荷的地理全覆盖供电为目标的传统配电网正逐步向以绿色、智能、可定制供电服务为目标的配电网转变。”一位不愿具名业内人士在点评配电网发展时这样表示。 在北京交通大学电气工程学院教授和敬涵看来,传统配电网大都采用单点对多点的辐射状单方向能源传递结构,以上级变电站为电源,“源-网-荷”各自角色和定位十分清晰。未来配电网将大量接入分布式电源、灵活负荷以适应可定制化供电需求,“源-网-荷”角色定位和行为特征的界限区域模糊、层面更加丰富,同时,其外部与交通、通信等领域的壁垒将逐渐打破。 “未来配电网不仅将承担输电网降压供电需求,也将承担更多本地分布式电源电力传输和消纳职责。”华东电力设计院智慧能源室主任吴俊宏在接受记者采访时表示,从传统电力系统“发、输、变、配、用”功能定位可以看出,过去配电网承担了输电网降压送电到用户的职能,这与过去电力系统发展思路密不可分。然而,随着技术进步及能源革命要求,以分布式电源为代表的新兴能源业态将越来越多,并通过配电网这一载体实现互联互通。 和敬涵也认为,在新基建背景下,新型负荷越来越多元,如5G基站方面,预计到2025年,将有500-600万座5G基站,其功耗与宽带利用率成比例,呈现日高夜低和人流密高疏低的波动性;作为移动分布式储能装置的电动汽车,2019年我国充换电服务电量同比增长128%,预计2025年充换电服务电量将超过500亿千瓦时。可以预见的是,未来随着高随机性、高灵活性、高可靠性的新型负荷占比提高,配电网运行复杂程度将显著提升。 “以前配电网对输电网的依赖性很强,将来配电网与输电网之间可能是弱联系,甚至反过来支撑输电网。”吴俊宏表示,除电力流载体外,未来配电网也会充分发挥电力信息流载体的作用,服务智慧能源、用户互动及其他电力增值业务。 需引入社会资本做好技术创新 众所周知,配电网近年来逐渐成为电网投资“大头”,主动配电网、微电网、交直流混合配电网等均取得实质进展,但不容忽视的是,在构建新一代电力系统的过程中,配电网仍是整个系统的薄弱环节之一,尤其是配电网保护面临诸多挑战。 和敬涵表示,分布式电源、直流配电网、储能装置、电力电子装备快速增加,导致配电网系统结构、运行方式和故障特性更加复杂,传统故障分析方法和保护方案难以适应。如大量分布式发电设备接入,发电功率存在随机性和波动性,故障电流大小和方向多变;直流配电网等新型网络出现,网络结构和运行方式变化,故障特征不同,需要研究发展相应的保护方法。 吴俊宏从宏观层面分析认为,我国在改变传统配电网过程中将遇到多方面压力:配电网功能定位转变的理念压力;配电网改造及电力优化营商环境“三省”(省力、省时、省钱)“三零”(零上门、零审批、零投资)等服务目标下的资金压力;配电网开放程度的体制压力等,破解方法是进一步开放思想,创新融资模式,引入社会资本,务实做好技术创新工作。 奉行用户价值与产出效益原则 受访业内人士认为,配电网上连主网架,下连千家万户,是连接输电网、分布式电源及各类用户的重要环节,可谓“配网强则电力强”。如今,随着科技快速发展,配电系统呈现多样化发展态势,相比输电网而言,配电网发展更具潜力。 吴俊宏分析,从电网投资结构来看,随着输电网建设日益饱和,其建设空间越来越有限,特别是长三角等经济发达区域更是如此,相比之下,不管是一次配电网建设还是二次配电网智能化建设,均有很大空间;从能源业态发展来看,在碳达峰、碳中和国家战略性减碳目标为牵引的能源革命大背景下,有可观规模的分布式可再生能源、电动汽车、用户侧储能等设施需要接入配电网,对配电网承载能力和智能化程度提出了更高要求,同时,配电网也将由传统的单向潮流运行模式改变为双向潮流运行模式,为提升电网安全可靠性,也必须大力发展配电网;从市场开放性来看,在电力体制改革总目标下,达到增量配电业务条件的配电网已放开给社会资本投资,配电网的投资活力及创新力都是前所未有的。 此外,在电网转型升级背景下,配电网也将向智慧能源系统转型,各地配电网改造升级需结合当地发展特点进行设计,做到远近结合、统筹兼顾,从本质上提升建设、运维、管理水平。“电网企业要围绕发展目标和业务逻辑,不能一味追求高可靠性或创新性。智能配电网或配电物联网归根结底分为两类业务,一类是管制性配电业务并通过输配电价回收相关投资成本,考虑到输配电价管制的严格性及用户电价的承受力,这类业务发展需要在资金投入与可靠性提升效果之间把握平衡;另一类是市场性服务业务,这一类投资则要把握好买方需求,要以创造用户价值及产出效益为原则进行建设。”吴俊宏建议。