輸配電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)可預(yù)測(cè)的時(shí)代過(guò)去了，因而在電網(wǎng)升級(jí)規(guī)劃（資金支出）和停機(jī)維護(hù)（運(yùn)營(yíng)支出）方面產(chǎn)生了很大的壓力。光伏和風(fēng)電的大量增長(zhǎng)再疊加上傳統(tǒng)機(jī)組的關(guān)停、負(fù)荷形式改變（比如來(lái)自電動(dòng)汽車的負(fù)荷）使發(fā)展趨勢(shì)的可預(yù)測(cè)性更小。反過(guò)來(lái)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商就更難決定在哪里進(jìn)行必要的電網(wǎng)升級(jí)（資金支出），以及需要哪些運(yùn)營(yíng)方面的變更以保證必要的停運(yùn)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)他們承諾的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃（運(yùn)行支出）。
今天很多輸配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商都面臨這種挑戰(zhàn)。在最近的一次全球電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的標(biāo)準(zhǔn)討論中，百分之七十的應(yīng)答者表示他們希望增加相關(guān)規(guī)定，比如短期內(nèi)頻繁取消停運(yùn)以及停運(yùn)可再生發(fā)電設(shè)施。這些運(yùn)營(yíng)商面臨的困難程度和他們所處市場(chǎng)中的可再生能源滲透率以及電網(wǎng)容量緊密相關(guān)（圖1）。耦合性高的電網(wǎng)通?？梢韵{更多的不可預(yù)知的可再生能源的接入；反之電網(wǎng)冗余度有限的地方，運(yùn)營(yíng)者面臨消納水平更低的挑戰(zhàn)。一些輸配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商正在處在后者的困境中。
圖1 電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商面臨的挑戰(zhàn)主要由可再生能源吸納和電網(wǎng)容量驅(qū)動(dòng)
變革的前沿，需要在很短的時(shí)間內(nèi)取消10~20%的停運(yùn)率，或者冒險(xiǎn)縮減可再生能源并承擔(dān)比預(yù)算更高的運(yùn)行和維護(hù)成本。可再生能源發(fā)電的快速增長(zhǎng)并不是影響這些結(jié)果的唯一驅(qū)動(dòng)力，此外還包括設(shè)備老化、分布式發(fā)電、電動(dòng)汽車滲透率的增加、以及電氣化的趨勢(shì)，比如電力取暖（特別是配電運(yùn)營(yíng)商）。
沒(méi)有放之四海而皆準(zhǔn)的解決方案
很多輸配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)嘗試了很多種不同的方案來(lái)解決這些挑戰(zhàn)。比如，一些電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商變對(duì)于停運(yùn)的規(guī)劃和執(zhí)行變得更加靈活，其他則通過(guò)把運(yùn)維工作改在夜里或者周末進(jìn)行或者通過(guò)在電網(wǎng)升級(jí)和智能電網(wǎng)技術(shù)方面進(jìn)一步投資來(lái)減少停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間。
運(yùn)營(yíng)商們需要通過(guò)使用一系列的衡量方法，尋求適當(dāng)微調(diào)的方式，以防止過(guò)度投資或者投資不足。過(guò)度投資是指電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行電網(wǎng)升級(jí)而不是使用可能更有效的運(yùn)營(yíng)方面的一些方法。投資不足則是指電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商不進(jìn)行資金方面的投入，嘗試通過(guò)低資金密集度的方式解決問(wèn)題，比如靈活的停運(yùn)規(guī)劃，然而，這可能不夠，同時(shí)造成不能滿足需求或者減少供應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
此外，電網(wǎng)的不同部分相應(yīng)的問(wèn)題一般也不同，非常具體化（圖2）。對(duì)于電網(wǎng)的某些部分，進(jìn)行升級(jí)并通過(guò)延長(zhǎng)工作時(shí)間來(lái)減少停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間是必要的。然而，其他地區(qū)可能完全不會(huì)被影響到。在電網(wǎng)相關(guān)區(qū)域的客戶和能源商被反復(fù)影響從而進(jìn)行抗議或采取公共行動(dòng)之前，很難預(yù)測(cè)可能導(dǎo)致問(wèn)題的關(guān)鍵設(shè)施在哪。
圖2 電網(wǎng)不同部分面臨的問(wèn)題一般不同，需要因地制宜
給電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的建議
電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在進(jìn)行大規(guī)模投資或者改變運(yùn)營(yíng)方式之前需要回答幾個(gè)問(wèn)題：
需要為將來(lái)的哪些場(chǎng)景做出準(zhǔn)備？（比如，關(guān)于可再生能源滲透率，傳統(tǒng)機(jī)組關(guān)停以及負(fù)荷模式改變）。
這些場(chǎng)景對(duì)于電網(wǎng)有哪些影響，這可以被表達(dá)為衡量的規(guī)模和緊迫程度，比如保證停運(yùn)率的能力，不能滿足地區(qū)需求的風(fēng)險(xiǎn)以及減少供給的風(fēng)險(xiǎn)。
哪些方法可以使影響最小化，需要花多少錢？
我們應(yīng)該怎樣組織起來(lái)進(jìn)行反饋？
一些運(yùn)營(yíng)商發(fā)現(xiàn)建立并縮小可能的未來(lái)場(chǎng)景并以迭代的方式測(cè)試電網(wǎng)受到的不同“壓力”具有挑戰(zhàn)性。在一個(gè)正在經(jīng)歷巨大變化的產(chǎn)業(yè)中，能夠用心校正相關(guān)系統(tǒng)，使得人們和資源都能夠被激勵(lì)以達(dá)到目標(biāo)但又不會(huì)超出能承受的范圍具有很重要的意義。
先進(jìn)的分析方法如何發(fā)揮作用
先進(jìn)的分析方法可以通過(guò)幾個(gè)具有前瞻性的市場(chǎng)情景評(píng)估能源轉(zhuǎn)型對(duì)于電網(wǎng)的影響。
一個(gè)西歐的輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商使用了前進(jìn)的分析方法評(píng)估了一個(gè)中高壓電網(wǎng)。他的模型考慮了10000多個(gè)變量，包括所有的電網(wǎng)設(shè)備，電流以及未來(lái)的發(fā)電容量以及出力曲線，期望負(fù)荷分布及曲線。最終把外部事件的影響仿真到了設(shè)備級(jí)別，闡明了電網(wǎng)事故的風(fēng)險(xiǎn)、潛在價(jià)值以及可能的解決方案。
這一方法在幾個(gè)方面補(bǔ)充了現(xiàn)有的電網(wǎng)發(fā)展模型。目前沒(méi)有建立必要的電網(wǎng)發(fā)展模型把電網(wǎng)發(fā)展和停運(yùn)規(guī)劃連接起來(lái)。他們通常不測(cè)試多場(chǎng)景下的一攬子方案。最終，可以運(yùn)行的未來(lái)場(chǎng)景被其的復(fù)雜性和現(xiàn)有的計(jì)算能力限制到4千萬(wàn)次優(yōu)化。（表3）
這一問(wèn)題可以在幾個(gè)月內(nèi)被辨識(shí)、解決方案定位并制定出解決路徑。
引入相關(guān)機(jī)構(gòu)以解決這些挑戰(zhàn)并爭(zhēng)取支持最初通常包括3步：
1.為頂尖管理和技術(shù)專家（比如系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)專家以及停運(yùn)規(guī)劃工程師）展示問(wèn)題根本的情況和將被建模的未來(lái)場(chǎng)景。
2.一旦準(zhǔn)備階段得到同意，就在分析平臺(tái)上建立并運(yùn)行相關(guān)模型。讓專家始終緊密地參與以證明產(chǎn)生的結(jié)果并保證與電網(wǎng)實(shí)際相符。
3.基于第二步發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)找出合適的解決方案。可以應(yīng)用這些模型以明確解決方案對(duì)于電網(wǎng)不同部分的影響，并制定一些列方案的最優(yōu)排序。找到一種簡(jiǎn)單的方法共享發(fā)現(xiàn)并通知可能的選擇內(nèi)部的利益相關(guān)方是這一過(guò)程中最重要的一部分。
表3 先進(jìn)的電網(wǎng)分析模型可以闡述很多未來(lái)場(chǎng)景的潛在影響
輸配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要先進(jìn)的分析能力，在能源領(lǐng)域快速變革的今天做出有效的戰(zhàn)略決策。同樣重要的是，他們需要這些能力來(lái)說(shuō)服利益相關(guān)方—從監(jiān)管者到公眾再到他們自己的職員—投資和運(yùn)營(yíng)方式的改變對(duì)于為未來(lái)挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備都是必須的。
