建言“十四五”能源发展 | 配网改造与改革
配网强则电力强。中国配网系统如何应对上述挑战？农村配网又面临哪些特殊问题？配网改造有哪些可行的技术方案？在体制机制上，哪方面需要通过改革进行完善？如何充分利用数字技术和可再生能源技术实现配网系统的更新改造？
2020年8月21日，北京国际能源专家俱乐部携手亚洲开发银行、北大能源研究院联合举办了建言“十四五”能源发展系列活动第八场线上研讨会，主题是“配网系统改造与改革”。
“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。
配网强则电力强。中国配网系统如何应对上述挑战？农村配网又面临哪些特殊问题？配网改造有哪些可行的技术方案？在体制机制上，哪方面需要通过改革进行完善？如何充分利用数字技术和可再生能源技术实现配网系统的更新改造？
2020年8月21日，北京国际能源专家俱乐部携手亚洲开发银行、北大能源研究院联合举办了建言“十四五”能源发展系列活动第八场线上研讨会，主题是“配网系统改造与改革”。
俱乐部总裁陈新华博士做了开场发言，分享了他对未来配电系统面临挑战的观点。
来自国家电网公司经济技术研究院、重庆市能源局、北京智中能源互联网研究院、以及原西南电力设计院的四位专家围绕我国配电网面临的问题与挑战、改造与改革方向，从不同角度作了分析论证。中国能源研究会副理事长周大地、中电联专职常务副理事长王志轩、国家电网总法律顾问欧阳昌裕、国网能源研究院副院长蒋丽萍、清华大学能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江等进行了点评。
“十四五”国家能源规划专家委员会组长吴吟、中国工程院原副院长杜祥琬等来自国家部委、学术机构和相关企业约30多位能源行业专家出席了会议。
会议由北京国际能源专家俱乐部总裁陈新华博士和亚洲开发银行能源部门首席执行官翟永平博士共同主持，现将会议主要观点总结如下。
1. 配电网是能源革命的重要抓手，急需升级改造。
配电网是指110千伏及以下, 直至用户的电网，分为高压配电网（110～35千伏）、中压配电网(10 kV)、和低压配电网(380/220 V)，覆盖范围小到楼宇、社区、园区，大到城市和县乡镇电力供应范畴。
在能源革命大背景下，我国能源系统正在发生重大变化。一是能源消费的清洁低碳化，非化石能源2050年占一次能源消费的比重将超过50%；二是电力在能源体系中将占据主导地位，2050年，电能占终端能源消费比例超过50%；三是新能源（如水能、核能、风能、太阳能等）在电力生产中将占据主导地位。这些新趋势和新变化要求电网进行革命性升级换代，一半以上能源的生产和消费都将依靠电网来完成。电网将从传统的电力输、配、送枢纽转变成需要为各类能源转换利用和资源优化配置的平台，功能也将逐渐向能源互联网方向演进。
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。在未来区域能源互联网中，配电网不仅涉及能源生产、分配、消费、存储等环节，而且可以在不同电压等级，通过分布式冷热电三联供及电热耦合等环节实现能源转换，实现电热气网的互联互通。如前所述，小到楼宇，大到社区及园区，再大到城市、县乡镇，都在配电网的整个不同电压等级覆盖和供应范畴内。未来区域能源互联网的所有要素，包括智能楼宇、智能园区、智慧工厂、智慧城市等都和配电网的建设密切相关。
2. 配电网正成为电力系统建设的核心。
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，也是体现电力发展从“电从远方来”向“电从身边取”这一观念的转变。配电网正成为电力系统的核心，主要原因包括：
一是可再生能源的充分开发利用，使越来越多的分布式电源直接接入配电网，使配电网成为“有源”网，具备了供电功能和平衡部分电力需求的能力。其中，可再生能源开发应遵循“集中开发与分布式开发相结合，以分布式开发为主，就近开发优先”的方针，积极开发可以就近接入配电网的分布式可再生能源。德国有80%的可再生能源发电都是在配网系统里面接入的。
二是以电力为核心的能源互联网将催生能源利用的新模式和新业态，使配电网由单一电力配给网变为一个协同多类能源，承接、配送上级电网大规模电力，灵活接入各类分布式能源，并通过电网、气网、热网间能量流交互实现多种能源形式的互联、互通、互补，为用户提供最佳能源服务的智慧平台。
三是利用先进的数字信息支撑技术，配电网可以实现新能源汽车、储能、多类型负荷等多元主体的灵活便捷接入与互动，提升可再生能源消纳能力和终端用户的能源市场价值，确保配电网与输电网的良性互动（即互相配合、互相支持），为用户提供最优质的综合能源服务和价值创造。
四是随着越来越多的可再生电源从配电网接入，电网正在向扁平化、分布式方向发展，对配电网提出更高质量的要求。
3. 配电网的形态正在发生巨变。
配电网的“源端”、“荷端”、“网端”都在发生巨大变化。
（1）“源端”正在向能源清洁化、多元化方向转变。
从源端来看，综合能源技术，冷热电联产、余热发电、燃料电池等以及不断加大推广应用的储能电池，储能技术和大量的分布式发电技术，使得整个电源侧（“源端”）的清洁化和多元化特点将日趋显著。
（2）“荷端”正在向复杂化、互动化方向发展。
从负荷侧来看，多元化负荷，包括交流负荷、直流负荷，常规的冷负荷、热负荷等需求形态需要统筹考虑；可调度负荷，包括智能楼宇、智能家居，电热锅炉、中央空调、热水器等都是未来荷端形态；数字新基建，可移动的电动汽车负荷，包括电动汽车、充电桩、换电站、流动性充放电等，甚至煤改电过程当中特别推荐的储热式供热、供暖设备等，这些形态和模式在用户侧将呈现更加复杂化和互动化的特征。
（3）“网端”正在向电力电子化、信息化方向发展。
从电网看，首先是作为电力传输网络，越来越多的新技术得到了应用，包括柔性配电网、软开关、固态变压器、有源滤波器等；其次是作为信息网络，包括高级量测、高级信息通信、高性能计算、大数据分析等；最后是作为交易网络，包括现在考虑到的市场化需求的分时电价、峰谷电价，甚至后期提到的新业态下的一些综合能源服务等也表现在电网侧，显示出了一些电子化、信息化的特征。未来电网发展中，智能电网中的新元素的融合程度将越来越多，也会呈现出各种新技术。
“源、荷、网”的这些变化使得配电网从不可控的传统配电网向部分可控的现代配电网和全面可控的未来配电网转变，配电网的发展目标也从用户负荷的地理全覆盖，到可靠、高效、优质的供电服务，向绿色、智能、可定制的供电服务逐步进化。这一转变过程中，配电网将成为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和智慧城市、智慧交通等发展的支撑与服务平台。
4. 我国配电网系统升级改造力度在持续加大。
我国在配电网领域取得了巨大成就，我国是联合国千年发展目标2015年实现全面电气化唯一的一个发展中国家。
“十三五”期间，配网系统的升级改造力度加大。具体表现在：1）配网的投资力度继续加大，规模大幅提升；2）供电可靠性和供电质量持续提高，智能化建设成效显著；3）配网侧接入电源中，新能源占比进一步提高；4）充电服务网络逐步完善，充换电设施体系初步形成；5）随着配电网发展重点向农村地区倾斜，农村地区供电保障水平持续提升。
5. 我国“十四五”要基本建成“安全可靠、绿色智能、友好互动、高效普惠”的智慧配电网。
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”期间，预计我国全社会用电量年均增速为5.6%-5.9%，2025年用电量约7.3-7.6万亿，电能占终端能源消费比重将达到34%。能源行业的高质量发展要求配电网保障分布式电源、储能设施、电动汽车、数据中心等多元化负荷广泛接入，推进现代能源体系建设。“十四五”的发展目标是：到2025年，我国基本建成安全可靠、绿色智能、友好互动、高效普惠的智慧配电网，实现传统配电网向能源互联网转型升级，迈入智慧发展新阶段。到2035年，全面建成安全可靠、绿色智能、友好互动、高效普惠的智慧配电网，打造配电网发展的中国特色、国际样板。
为此，配电网建设将重点放在以下五个方面。
（1）强化电网安全。全面消除四级以上电网安全事故隐患，优化网架结构，满足重大活动保电需求，因地制宜差异化开展建设，构建局部坚强电网，强化供电安全，持续保障可靠供电。
（2）服务民生改善。持续提升原贫困地区供电服务水平，加强新上划电网基础设施建设，提升行政村大电网延伸覆盖能力，逐步消除县域电网联系薄弱问题，提升普遍服务水平。
（3）满足新增需求。充分考虑“新基建”发展形势，适当超前开展区域电网布局，预留发展空间；加强中心城市和城市群配电网建设，新增布点满足新增长点用电需求；推进新型城镇化和美丽乡村建设，加强县城及老旧小区电网升级改造，满足农业、农村、生活用电。
（4）服务清洁能源。紧密跟踪新能源发展态势，开展区域资源禀赋、能源可开发潜力和电网承载力分析，科学引导新能源有序开发，做好配套电网建设，促进电网与电源协调发展。
（5）提升智慧水平。统筹终端通信接入网，加大智能终端建设，深度提升配电自动化主站应用水平和配电网智能互动水平，满足分布式电源、储能、各类负荷等多元主体的耦合互补和灵活互动。
6. 配电网进一步发展需消除技术、管理、体制等多方面存在的瓶颈。
（1）配电网仍然是我国电网系统的主要薄弱环节。
在供电保障方面，部分地区电网发展不充分问题依然存在，城市中心区新增布点、线路廊道困难，局部地区供电紧张；原来由地方管理新并入国网系统（新上划）的区域电网长期投入低、电网薄弱、设备质量差。
在装备水平方面，配电设备生产厂家众多，执行标准不一致，通用性差、互换性差；部分设备选型不能满足长远发展要求，一次容量预留不足、二次扩展需求考虑不充分。
在配电自动化方面，目前主要集中在城市核心区，规模效应尚未体现，实用化水平不高，信息安全问题相对突出，安全防护体系不够完善。
（2）在支撑能源互联网的智能化和互动化发展方面，配网端的基础工作还需加强。
在配电信息感知方面，目前配电网仍存在大量的感知空白，终端采集监测覆盖不足，且采集频度和在线率较低，实时性难以保障。
在配电通信网方面，随着各类终端接入需求不断增多，交互数据量增大，对通信的需求明显增加，受制于通信接入网覆盖深度不够、带宽不足，大量分布分散的智能终端和用户终端连接困难，打通通信“最后一公里”势在必行。
在配电网与用户交互方面，现有配电网量测体系大多仅监测配电网自身设备，量测范围未扩展至用户端，配电侧与用电侧信息交互不畅，且各应用系统间缺乏互联互通和数据共享。
在配电网大数据应用方面，配电网中设备种类、数量众多，数据台账复杂繁琐，信息系统未能做到全面覆盖，目前还存在大量的数据空白，且缺少数据分析和挖掘的高效智能方法，极大限制了配电网数据内在价值的充分发挥。
（3）为满足分布式电源接入和多元化负荷的新要求，配电网的承载能力和灵活性有待改善。
首先，以分布式光伏、微型燃气轮机为代表的分布式发电技术，以蓄电池、超级电容为代表的储能技术，以冷热电联产、余热发电为代表的综合能源技术与配电网高度融合，要求实现多种能源综合效率的提升，提高配电网承载能力。
其次，配电侧用电负荷呈现互动式发展，包括以5G基站和数据中心为代表的新基建负荷，储能、电动汽车充电桩、换电站为代表的互动式负荷；以智能楼宇、智能家居为代表的柔性负荷，需要电网实现可观、可测、可控，满足多元化负荷灵活接入、实时监测和柔性控制，需要显著提升配电网的灵活性。
（4）配电网在电力规划中没有得到足够重视。
我国电网规划建设一直存在着“重输轻配”的倾向，过分强调能源资源与经济发展逆向分布的情况，过度求“高”（高电压）、求“大”（大容量）、求“远”（远距离），忽视或消极对待本地可再生能源的开发和配电网的发展。尽管近年来情况有所好转，但由于我国配电网覆盖面广，各地的发展不平衡，累积的问题多，故整体而言，对配电网的重视程度与输电网相比还是有较大差距。
（5）配电网市场过于封闭，无法支撑新的业务形态，为用户创造价值。
作为区域能源互联网、智慧城市和智慧交通的支撑平台，配电网可以支持许多新的业态，就如电信行业在提供电话通信的基础上，开发了许多新兴的业态，提供各种增值服务一样。配网领域蕴藏着巨大的新技术应用与商业模式创新潜力。众多专业化服务主体愿意进入，许多创新的商务模式可以引入，许多新技术（尤其是数字技术、5G通讯等）可以得到应用。
然而，由于配网的垄断属性和封闭性，这些创新性的业务无法展开。配电领域的改革举步维艰。重庆市在2018年对170家中小企业单位用电成本的调查表明， 对于年用电量在100万千瓦时以下的企业来说，在电价基础上叠加的各类成本使得这些企业的用电成本普遍偏高，最高“度电成本”超过了10元。因此，降电价不等于降用电成本，用户急需能够给他们降低成本的增值服务。而从制度和机制看，垄断企业没有这种内在激励和积极性，无法在源、荷、网端为用户提供更加灵活和基于市场竞争的各类增值服务，且大多数电力用户事实上也没有市场选择权。
（6）电力监管体系缺少考虑用户侧权益。
我国的电力行业正处在从“计划”走向“市场”的过程当中，人们对电业的认识还没有?出?程管理思维模式。传统的电业主体单?，利益诉求通过计划统?，而现代的电力行业主体多元，利益多元，需要通过市场和监管实现均衡。
我国目前的电力监管体系大多是基于电力行业内部运营来设计，关注的是如何让电力行业系统安全高效运营。未来应该基于现代产业组织理论来考量全过程，从中立的角度看待用电侧权益，考虑如何让用户有选择权，实现电力生产与使用的双向互动。
（7）配电网监管不到位，自然垄断的权力还没有被关进制度的笼子。
目前，我国配电网由不同部门监管，并且存在地方与中央分权问题，很多方面没有理顺。电网监管需要在投资、运营、价格三者有效形成一个闭环监管体系。我国目前这个体系，不管是国家层面，还是地方层面，监管都比较分散。监管的缺失导致配网改革面临的阻力远远大于之前电信行业改革开放面临的阻力，并在行业治理层面，无法把电网的垄断权力关到制度和监管的笼子里。
7. “十四五”规划建议
（1）配电网亟需一场革命。
电力系统结构和配电网形态的变化呼唤着配电网革命。一方面，面对有源配电网、复杂多元用户、柔性可调互动端口，配电网进入了一个前所未有的新格局，需要一个迎接未来挑战的新思路。另一方面，作为可再生能源的接入平台，对于能源大数据平台、能源交易平台及智慧城市、智慧交通等，配电网是电力行业最能产生新价值的部分。此外，配网和大电网的关系也在变化，未来配网可为大电网提供更多辅助和消纳补偿服务。这就要求配电网应更加开放包容，允许新的市场主体参与，支持新技术应用与商业模式创新。
配电革命要求我们不能用原来简单的电力规划思路来制订配电网规划，而是要用综合能源思路、能源互联网思路，充分挖掘系统间所有要素之间的互联互动，包括灵活调节能力，规划出最合理、最高效、投资成本和运行成本最低的能源互联网系统。
（2）配电网规划应成为电力规划的基础和主要内容。
传统配电网只承担单一配电功能，其规划的主要任务是核实受端的负荷水平，对其它方面的要求很低。但现在配电网已成为或正在成为有源配电网，平衡部分电力需求已成为其一项重要功能。国家“十四五”电力发展规划的编制，要把配电网的地位和作用提升到枢纽和平台的角色。
电网规划不能将远距离输电当做追求的目标，如果远方来电与身边来电发生矛盾，远方来电无疑应让位于身边来电。中东部地区作为负荷中心应该是有源配电网的规划重点。有源配电网的规划研究实质上是受端电网自身的供需平衡研究，也是分布式可再生能源的开发利用研究，它的成果既是电力发展规划的主要组成部分，也是远方来电规划的依据。
没有各地深入、完整的配电网规划研究，就不可能产生符合国情又具有前瞻性的全国电力发展规划。建议国家能源局统一提出相关要求，由各省能源局主持并委托有相应资质的咨询机构完成本省“十四五”配电网规划研究。
（3）深化配电与售电改革，培育能够为用户提供增值服务的市场主体
增量配电业务改革，不是在国网和南网之外搞一些新配网，而是应该推动在现有配网的基础上做一些增值服务，如帮助用户减少能耗，降低用电成本如容量费用，鼓励用户开发使用各种廉价过剩电力的新方法和新工艺，以消纳更多的波动性风光电。售电侧改革，也不是靠从电厂买电给用户赚价差来实现售电侧改革，而应该是在配网范围内，允许新的售电公司（即使不拥有配电资产）或综合能源服务商等市场新主体，给用户提供增值服务，解决垄断企业没有办法通过激励去进行增值服务的问题，打破条条框框的约束，鼓励各种创新。
（4）理顺自然垄断与竞争的关系，推进电力行业治理现代化
电力行业治理现代化需要考虑以下4个问题：1）配电网自然垄断的特性是不是意味着一个企业来经营最为经济？其规模经济有没有边界？2）自然垄断领域能不能引入竞争？ 3）在自然垄断领域，所有权和经营权能否分离？4）中央事权和地方事权如何划分？
我国配电网领域具备引入标尺竞争的特许经营制度，前提条件是对配电网的经营权和所有权进行分离。通过特许经营制度，配电企业之间不仅有比较竞争，可以进行优胜劣汰，部分经营不善的配电企业会被提前收回特许经营权，或让位于新业主，或被其它优秀的配电企业兼并。竞争将促使每个配电企业变压力为动力，不断推动配电网的变革重塑，并向更高水平发展。
(5) 研究输配分开、特许经营、配售分开等改革方案的利弊，为配电网变革提供制度保障。
配电领域生产力的发展需要生产关系作出及时调整，找到能让配电网充分发挥多元平台作用的体制机制。
有专家提议，我国电力体制深化改革的重点在于输配分开，将输电业务与配电业务在产权上进行分离。该专家认为，与输电网的统一性、整体性、枢纽性特点相反，配电网具有分散性、局域性、终端性特点，因此，在配电领域更容易引入竞争。尽管配电网有一定的特殊性，比如只能在规定的地域内经营，但这并不改变其竞争性本质，正如城市燃气一样。输配分开后，配电网可交由地方政府主管，发挥地方政府在本地资源开发优化、保障电力供应安全、降低电价和用户增值服务等方面的作用。
另有专家提出，在配电领域应实行特许经营制度，即在一定区域范围内，将配电业务当作由地方政府通过竞争性筛选而给予配电企业在一定时间段内的经营权。配电企业应按照地方监管机构的要求，达到特许经营许可内所规定的义务。
还有专家认为，在配电领域进行配售分开或者更为现实可行，即将垄断性配电业务与竞争性售电业务分开，售电业务应由多个市场主体竞争完成。
以上三种方式虽然不同，但核心是充分调动社会各方特别是地方的积极性，允许新的市场主体参与，支持新技术应用与商业模式创新，尊重用电侧权益，给用户参与权与选择权。建议“十四五”期间，应就这三种不同方式开展深入研究，并选择条件具备的区域进行试点。
此外，我国的配网改革要基于发展中人口大国的基本国情，一个省的电力情况都比许多国家复杂，我们在吸取国外经验的同时，更重要是要充分考虑系统的复杂性，根据我国电力的特点寻求解决方案。
（6）与时俱进，调整电力监管思路，加强监管手段。
随着能源转型实践的深入，生产力已经发生且还在发生着重大变化。电力市场在2015年9号文件后短短几年内，发、输、变、配、用、储之间的关系更为复杂，不是简单的”两头”及“中间”三部分的关系，且能源、交通、城市、数字化融合日趋加深，对于“中间”的物理界定和功能界定与9号文件颁布时的情况有了重大变化，所以改革本身也应审视已经发生的变化和未来趋势，做一些与时俱进的调整。
在新的环境下，电力体制改革要有新思路，可考虑在“管住中间，放开两头”的总框架下，营造法制化市场环境，进一步激活配电业务，吸引专业人才和社会资本，使得配电业务成为新的创新创业平台。同时促进“源、网、荷、储”或“发、输、变、配、用、储”之间的高效互动，使得配电网能够在推动区域能源互联网建设，加速国家能源转型等方面发挥更好的作用。
（7）打破行业竖井，优化配网端综合效益。
配电网改革的核心内容，一方面要考虑电与其它能源的高度融合、供电与供水的融合、配电网与通信、数字化、信息化的深度融合，打破能源系统中各要素之间存在行业竖井，充分发掘综合能源系统中柔性和可调度资源，实现融合效率。另一方面，配电网要与智能交通、智慧家庭、智慧园区，智慧城市、智慧农村等实现多方协同，创造协同效益。配电侧可探索多站合一（如变电站+数据中心，变电站+光伏+储能等）、共享杆塔（杆塔+通信+基站）、多表合一（电表+水表+气表）、智慧路灯（路灯+充电桩+光伏）等新模式新业态。这些模式需要打破行业壁垒，为各参与方确定合理价格。对此，政府各部门的协同组织推动作用极其重要，仅靠配电企业是不可能完成的。
（8）整合配网规划与城市规划，为新技术应用留下空间。
随着数字新基建以及电动汽车的普及，我国城市中心区域一方面面临供电紧张问题，另一方面面临布点落点困难和廊道建设困难。配电网不能独立于当地市政基础设施的发展来规划落实。建议将配网发展所需的电力设施布局纳入市政国土空间资源发展规划体系中，实现统一规划，并把电网工程建设纳入到政府重点工程，保证规划能够落实到位。同时合理部署数据中心、5G基站、充电桩等发展布局。这需要通过政府统筹协调安排，保证习总书记说的“一张蓝图绘到底”，充分发挥规划的作用。
此外，当前处于百年大变局中，各类技术（尤其是数字技术等）日新月异，处于技术突破和创新的前夜，在配电网改造改革中我们不能模式化、固定化、局限化我们的思维，要在系统规划和涉及中留有空间和余地。
（9）把配电网的数字基础设施提升到与其物理系统同样重要的高度。
配电网是区域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。
为此，要将相关数字基础设施提升到和物理配网系统同样重要的位置，打造物理世界与数字世界相融合的能源互联网基础设施，开发适用与电力领域的专业操作系统，包括高效预测性运维系统、需求侧响应和能效管理系统等，为配网系统的更多价值创造提供技术手段和相关服务，支持更大区域范围内的优化。
