建设能源互联网 为美丽中国赋能
浙江推进能源互联网形态下多元融合高弹性电网建设
刚过去的这个夏天， 浙江电网用电负荷七创历史新高，最高记录达9268万千瓦，同比增长8.82%。国网浙江省电力有限公司探索创新应用线路动态增容、短路电流综合控制等技术，组织实施“百万用户、百万千瓦”专项行动实现削峰填谷，提升了局部电网弹性，以更经济高效的方式助力浙江电网平稳度夏。
国网浙江电力多元融合高弹性电网共享生态化
“弹性”概念广泛应用于经济学、社会学、环境生态、心理学、材料学等领域。近年来，随着 能源互联网概念的不断丰富完善，以及智能电网的快速发展，电网“弹性”越来越受到关注。习近平总书记赋予浙江“努力成为新时代全面展示中国特色社会主义制度优越性的重要窗口”，国家电网公司明确要在浙江打造“具有中国特色国际领先的能源互联网企业的示范窗口”，国网浙江电力践行“四个革命、一个合作”能源安全新战略，按照问题导向、目标导向和结果导向，提出在浙江建设能源互联网形态下多元融合高弹性电网，并开展了理论研究、实践探索，为美丽中国赋能。
问题与挑战
破解能源转型“三角悖论”
作为能源生产和消费大国，中国积极致力于世界能源治理，顺应能源发展趋势，坚持清洁低碳及电气化的能源高质量发展路径。2015年9月26日，习近平主席在联合国发展峰会发表讲话提出，中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。
国网浙江电力充分利用“浙江省充电基础设施智能化服务平台”做好疫情期间的电动汽车充电服务。
电力作为优质高效的二次能源，是能源转型的中心环节。然而，传统电网向能源互联网演进中，面临源荷缺乏互动、安全依赖冗余、平衡能力缩水、提效手段匮乏等问题，迫切需要加快高承载、高互动、高自愈、高效能四大核心能力建设，即电网需要对大规模电力供应、大规模清洁能源具备足够的承载能力，具备源网荷储多元高互动能力，具备进一步强抗扰和自愈能力，具备高效运行能力。
国网浙江信通公司网络安全中心开展全场景网络安全防护。陈逍潇 摄
以典型的省级受端电网浙江为例。
近年来，浙江推进清洁能源示范省创建，在能源需求侧、供给侧向清洁低碳和电气化发力，推动实现能源领域的“两个50%”。新能源装机总量由2015年的371万千瓦增长至2019年底1690万千瓦，增长近5倍，电能终端消费占比已超35%。浙江也在能源技术、能源体制等方面实施突破，是全国首个现货市场开展整月结算试运行的能源净输入省份，也是全国4个用能权改革试点省份之一。
对浙江电网来说，负荷及供电压力持续增大的同时伴随源荷关系、冗余度、平衡能力、安全效率、建设成本效益等多项发展矛盾。浙江占比达25%的风光核等电源基本不参与调峰，调节能力不足问题凸显，电网仍呈现“源随荷动”的半刚性特征，市场条件不成熟，需求侧联动手段匮乏，大量负荷侧资源仍在沉睡，未参与互动。规划、设计、运行、用电等多个环节的安全裕度交叉重叠，逐渐形成了以冗余保障电网安全的现实状况，缺乏裕度释放的有效手段。传统发展模式下安全与效率存在天然矛盾，难以找到同时提升的路径， 电网建设投入边际效益递减，效率效益提升受安全因素制约。
国网浙江电力深化“智慧工地”系统应用，该系统融入现场视频管理模块。现场监管转移到后台，在系统大屏上进行远程监管，精简人员的同时，降低了现场交叉感染的概率。
管中窥豹，这些显然不只是浙江一域问题。能源转型到今天，电网企业需要解决的主要矛盾，已从电力供需平稳问题，转变为既要保障能源安全、又要推动低碳发展、还要降低用能成本的高质量发展矛盾。传统粗犷的发展模式显然不能同时满足“既、又、还”，从而形成能源高质量发展的一个“三角悖论”。
具体来说，保障能源安全是能源行业的生存基础。随着并网清洁能源规模的快速增长，系统稳定、电压质量、调峰调频等潜在不安全因素增加，给电网稳定运行带来巨大挑战。其次，清洁低碳是未来发展趋势和方向，但清洁能源的大量使用，客观上造成生产、接入和消纳成本大幅上升，而降低用能成本是高质量发展的内在要求。
国网杭州供电公司打通高弹性电网智慧调度平台与需求侧响应平台的数据壁垒，形成平台间互联。丁豪 摄
随着新能源高比例接入、新型用能设备广泛应用、“大云物移智”等信息通信新技术与电网深度融合，电网的物理特性、运行方式、市场形态等都发生了深刻变革，浙江电网已具备向能源互联网全面演进的坚实基础，对破解这一“三角悖论”也有着更迫切的需求。
面向未来，浙江电网需要提升在更大范围、以更高效率的优化配置能力；需要推进各类能源设施“即插即用”，提升智慧用能水平，满足个性化、智慧化用能需求；需要加快数字化转型，助推全产业链升级，进一步服务“数字浙江”建设；需要重视价格引导和价值发现，助力推进政策机制保障，增强资源市场化配置能力。
基于上述思考和判断，以“节约的能源是最清洁的能源、节省的投资是最高效的投资、唤醒的资源是最优质的资源”为理念先导，国网浙江电力在省域层面破解“三角悖论”难题给出了初步发展思路——建设能源互联网形态下多元融合高弹性电网建设。即通过全方位挖掘和调动源、网、荷、储四个实体系统及市场、机制、业态等社会系统资源，构建一张海量资源被唤醒、源网荷储全交互、安全效率双提升的高弹性电网。
方法与路径
多元融合高弹性电网未来可期
国网浙江电力提出的能源互联网形态下多元融合高弹性电网建设，是其构建省域层面能源互联网的核心载体，也是其打造“国家电网公司建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的示范窗口”的主阵地。今年以来，国网浙江电力持续开展了创新理论、前沿技术、高端装备、市场机制、用户互动、服务模式、试点示范等研究和建设工作。
在物理形态上，能源互联网形态下多元融合高弹性电网是以电网为主干和平台，将各种一次、二次能源的生产传输、使用、存储和转换装置及其信息、通信、控制和保护装置进行直接或间接的连接。在业务形态上，是以可再生能源为优先，多种能源协同，供给消费协同，集中式与分布式协同，极限与极端工况协同。在技术形态上，是海量资源被唤醒、源网荷储全交互、安全效率双提升的新型网格化能源系统，具备高承载、高互动、高自愈和高效能的四项核心能力。
国网金华供电公司输电运检中心对220千伏明倪2U80线开展动态增容现场核查。为挖掘设备潜力，“唤醒”闲置的输电运行资源，实现负荷输送弹性控制，解决输电线路个别输送能力“卡脖子”问题，该公司运检专业大力推进动态增容改造，探索建设多元融合高弹性电网。
总体而言，它需要具备互动资源足、调节能力强、运行效率高、冲击恢复快、综合能效优的特点，可以实现内外资源极大调动、调节模式极大优化，更好适应外来电高比例受入、清洁能源大规模并网、各种能源互联互通互济，大幅提高能源资源广域优化配置能力和社会综合能效水平。
对此，国网浙江电力初步构建了多元融合高弹性电网的总体技术框架，形成了“四梁八柱”支撑体系，制定了弹性指数、效能指数、互联指数三大维度构成的高弹性电网发展指标体系，开启了通过多元融合高弹性电网建设向能源互联网演进的新征程。
9月7日，在浙江协和薄钢科技有限公司，国网杭州市萧山区供电公司工作人员上门服务该企业开展需求侧响应工作，积极推进多元融合高弹性电网建设。截至目前，国网杭州市萧山区供电公司已累计安装5.24万千瓦工商业可调节负荷，利用负荷聚合商，助力企业“避峰不停产，效益有多赢”。
9月24日，杭州建德市南方水泥有限公司收到了8万元的“红包”，这是该企业今夏四次参与电力需求响应所得到的补贴。
目前，浙江统调尖峰负荷95%以上持续时间为27小时，97%以上持续时间低于10小时。而为了满足这点尖峰，需要数台百万千瓦的发电机组和相关配套设施给予保障。可以预见，常规建设的投资效益将会进一步下降。而通过调整客户生产时间，在用电尖峰降低客户侧负荷，不会影响生产，还能额外获得了奖励，实现能源供需双方双赢互利。
今年，国网浙江电力探索开展了“百万用户参与、百万千瓦响应”的用户侧需求响应活动，邀请工业企业、商场和居民等在用电高峰“让电”、低谷“用电”，转变传统的电力供需平衡“源随荷动”模式为“源荷互动”模式。
这样的需求侧响应，可以看作是把零散的容量聚集成一座座小型虚拟电厂，以负荷聚合商代理方式，实现小散客户高效聚合资源。补贴政策的实施，让客户参与度大大提高。今年夏天的初步探索中，国网浙江电力的“负荷资源池”越做越大。截至9月21日，国网浙江电力汇聚了577万千瓦削峰负荷、322万千瓦填谷负荷的“负荷资源池”。今夏浙江累计实施需求响应35次、调控负荷144.69万千瓦，有效响应电量达173.51万千瓦时。
聚合小散资源，众筹源、网、荷、储各侧能量，国网浙江电力针对多元融合高弹性电网的高承载、高互动、高自愈、高效能四大能力建设，全方位挖掘和调动源、网、荷、储四个实体系统及市场、机制、业态等社会系统资源，积极开展各类典型场景探索应用。
国网嘉兴供电公司加快充电桩建设，助力城市绿色发展。陈俊华 摄
8月20日的首次联调实测试验中，浙江高弹性电网智慧调控平台向浙江省电动汽车负荷聚合平台发出实时负荷调节指令，再分解到4000余个充电桩终端设备，实现了5.37兆瓦充电功率的快速响应调节。
推动统调燃煤机组采用最大发电负荷增容、动态调峰范围拓宽等先进技术，进一步增强源侧顶峰出力能力，负荷动态调节容量增至2556万千瓦，理论上可提供38.8万千瓦/分的负荷调节速率，有能力应对较大规模的电网负荷波动。
相继完成24条瓶颈输电线路动态增容改造，提升线路输送能力240万千瓦；建设DPFC潮流控制器，促进瓶颈设备能力释放。
国网宁波供电公司工作人员来到奉化公交总站，对新投入使用的电动公交车充电桩进行调试检查。王慕宾 摄
国网温州供电公司在永嘉成功完成极端天气灾害下分布式自愈配电网试验，调动源、网、荷、储多元素及控制技术，45分钟内顺利完成台风灾害下山区配电网停电后自愈。而“灾害数据指南针”“灾害恢复指数”等大数据产品也在抗击台风“黑格比”中成功应用，并大大提升指挥效率，也为政府救灾决策提供有力参考。
国网长兴县供电公司工作人员正在站内蓄电池室对电池管理系统进行调试。汤天承 摄
点点星光初显。国网浙江电力强化核心技术攻关，发挥区域优势，将分散的业态通过能量流、信息流、价值流“三流合一”，形成多方互利共赢的良好能源生态圈，并初步描绘了一个省级能源互联网的未来形态愿景：通过清洁供给提供宜居生态，低碳能源带动环境可持续发展；通过高效用能满足美好生活，安全可靠智慧用能实现省心、省钱；通过合作共赢，持续提升能源价值密度。
到2023年，支撑4000万千瓦外来电受入，确保4700万千瓦非化石能源全消纳，破解其难调、难控矛盾；用户平均停电时间小于3.6小时，移峰填谷能力达到千万千瓦级别，推动浙江电能终端能源消费占比达到40%；源网荷储“即插即用”、能量路由关键技术实现突破，现货市场、辅助服务发展成熟，推动能源电力价值共享。
到2030年，推动非化石发电量占比达到50%，为“绿水青山”注入活力，为“两美浙江”保驾护航；多种能源形式互联互济、高效耦合、智能互动，助力浙江单位GDP能耗达到国际领先水平，满足人民群众对美好生活的向往；电力大数据全面支撑能源互联转型和社会精准治理，综合能源新业态涌现，市场机制健全，电力法律完善，为中国制造增添动力，为“八八战略”续写精彩。
美丽中国，未来可期。
