配電網突然成為能源行業的熱點和焦點。我們為什么開始紛紛談論配電網？因為分布式新能源、不符合預期的新負荷，還有那些迅速增長的電動汽車們，實在是上得太快太多了！

傳統配電網是單向電流動，只接收負荷，變壓器為普通配電網臺區變壓器，配以簡單的保護和自動化、通信設備，以實現最基本的兩遙或者三遙操作。當下和未來的配電網，即所謂的智能配電網將擁有復雜的分布式供電系統，造就了配電網雙向潮流，需要安裝智能電表、智能網關等測量裝置，同時其低壓側還存在儲能設備和電動汽車等并入電網，需要配電網對低壓端口進行調控和雙向通信，不論中壓還是低壓都將配有復雜的線路保護。

（來源：微信公眾號“電聯新媒”作者：廖宇）

這些巨大的變化來自于飛速發展的新能源并網。2024年，德國的新能源發電量占比已經超過60%，至今，德國電力網絡在幾十年的發展過程中已經成為歐洲最堅強的電網系統，年平均停電時間在12分鐘以內。但盡管如此，也只有少數配電網運營商擁有效率極高的監控系統，能夠快速、經常性地應對動態的發電曲線、潮流逆向、配網側頻繁無功補償裝置投切和電壓調節等新的挑戰。

配電網如何調節頻率？如何調節電壓？這在以前是輸電網的任務，隨著分布式發電比例的提高，這一任務現在落到了配電網的肩上。

配電網何以成為“永動機”

嚴格意義上講，一向“屈居人下”的配電網，因為其電壓等級低、情況復雜，一直被輸電網當作調節的對象而不是平等的合作者。但是在新能源規模越來越大的當下，輸電網已經搬走了所有的“壓艙石”，現在需要配電網成為“永動機”。

調頻市場

當一個電網中的功率失衡時，前30秒內，電網的轉動慣量會起作用，也可稱為瞬時備用，亦即一次備用。

一次備用功率需要在30秒內完全激活，并且必須至少提供15分鐘的備用。一次備用的提供方主要是火電廠的旋轉備用。整個歐洲大陸區域，一次備用功率大約為3吉瓦，可以支持任何時候兩個或三個大型電站機組同時發生故障的情況。

15分鐘到半小時這個時間段是頻率控制的重點。當二次備用啟動后，一次備用被代替，以便盡快盡可能地使一次備用為其他需要功率調節的情況提供支持。二次備用大多是電池儲能，以及能快速啟動的水電和抽水蓄能電站。

三次備用在45分鐘甚至一小時后會被啟動。除了旋轉備用以外，可以作為三次備用的還有能夠迅速開機的電廠，如燃氣輪機電廠。

這種三次備用單列的市場模式影響著不同類型電廠的收益模型，同時與需求側管理相結合，在不同的時序上，構建反向回饋電網的發電可能，可以極大程度地豐富能源互聯網的金融收益空間，并且能大批量地引入邊際成本幾乎為零的可再生能源進入能源供應體系。從這個角度來看，如果要建設新能源比例超過50%的能源互聯網體系，一個基于配網端的多元化、并與收益掛鉤的備用容量市場幾乎就是必需的。

無功市場

光伏和風電發出的電都要經過逆變或整流才能成為50赫茲的交流電，傳統的逆變器無法提供無功功率，而傳統電廠的規模容量在能源占比中逐漸下降，使得電網能夠用以調控功率因數的手段越來越少，而目前電價只以有功功率來衡量也使得調用無功功率更加困難。目前還沒有一個國家建立起無功功率市場，但隨著光伏和風電的增加，無功功率可能也需要建立一個市場來反映其價值, 這對提高電網的功率因數、減小線損有很大的幫助。

新能源發電占比已經超過60%的德國，很早就在eTelligence和RegModHarz示范項目中進行了無功功率市場的模擬，其價格有時候能達到60歐元/兆瓦的水平，即有功功率電價的兩倍。這一市場的引入更多的是為了給消費者灌輸一種理念：即電網的輔助服務并非只能以“義務”的形式存在，實際上輔助服務同樣可以有合適的商業模式。

靈活性管理

需求側響應和儲能可以統稱為負荷側的靈活性管理，能夠在一定時間內增加或者減少功率。對于層級式電網管理來說，細胞電網、微電網對上級電網的電力進出口也可以看作是給配電網提供的靈活性。

我們首先要承認接入配電網的主體不再是單一的負荷消耗者，也存在很多電力生產者，他們的生產非常靈活且和負荷融為一體，產銷難辨。因此，靈活性的本質是在時序、功率顆粒度上對配電網內的產銷者提供可預期的管理。我們要承認這些產銷者的訴求來自于他們對預期的管理，而不是實際的需求。這一點變化非常重要，且一般難于理解。但這恰恰就是配電網最大的轉變。

儲能并沒有實際的用電需求，它只是對價格信號進行追逐。電網企業必須嘗試去理解這一點，市場信號的作用就是去管理這些預期并且利用這樣的預期優化系統運行，避免各類主體同時處于用電高峰。

為此，電網正在對配售電側進行重構：除去發電側的AGC電廠自動化和輸電網的EMS能量自動化控制，整個智能電網的精華幾乎全部集聚在配電和用戶端：地理信息系統GIS，智能表計AMI，需求側響應DSM，資產管理Asset，電力交易系統Trading，能效管理分析EA，移動操作端App等，可以挖掘很多創新點。

調度中心對配電網原本沒有抱太高的期望。多年以來，饋線自動化、故障檢測和隔離、電壓無功優化、潮流及短路電流計算這些基本配置優化功能均可通過各種自動化設備與風機、光伏板、儲能裝置相連并實現控制，以達到優化電網控制的目的。對此，一般可以看作是配電網自動化的高級應用。

但隨著移動互聯網和通訊技術的發展，智能電表的大量安裝必然在配電網形成海量大數據。結合需求側管理技術應用的智能配電網可以使大規模新能源并網的經濟性最優化，充分利用有限的電網傳輸容量，并且保證高質量的電能供應。當然，需求側和售電端的靈活應用依賴于電力體制的變化，也將伴隨著能源供應和科技發展的變化而變化。

不論怎樣，新型電力系統場景下的配電網將主要包括以下關鍵要素：新能源發電，即節能環保的發電形式，更具可持續性的智能化發電模式；電力數據的測量和處理，如智能電表、大數據云端處理、智能網關；智能電力消費終端，如智能產業園區、智能樓宇、智能工廠、智能家居等；多種儲能和電動汽車等智能負荷。同時還有更加開放的市場機制，以便于在配電網內開展電力服務、電力保障和電力交易。

這些應用無論出現在智能手機PAD還是電腦終端，指向的用戶群只可能是有特定需求的個人或者能耗企業。可以說在10年之內，隨著電力在國家能源整體消費中的比例不斷提升，配網的調節能力和企業能源管理將成為最受人關注的焦點，以及最需要跨界組合的新業務增長點。

我們必須明確地提出結論：以大數據和移動互聯網技術為基礎的節能增效軟件，是所有電網自動化控制系統最終的重點和難點所在。它將凝聚著電網自動化領域最高的智慧，同時伴隨著電動汽車、智能建筑、分布式能源和電力交易的發展，帶著這些新生事物真正走進千家萬戶，面對終端消費者。

這就是智能配電網的終極目標。是的，它將是“永動機”，能自主地應對配電網用戶側任何細致入微的變化，提供永無止盡的靈活性。

最早提出能源互聯網的里夫金大約在10年前就這樣描述，“到2030年，每個商業企業都會成為一個數據中心、可再生能源生成點以及電動汽車充電站，都會成為網絡中的一個節點。它們能夠做到跨境實時收集數據，而這些數據將被傳輸到通訊、能源、交通網絡上，從而讓每個行業都能通過網絡更有效、更高效地管理、賦能、驅動自身的經濟活動。也就是說，到2030年，我們會有一個‘全球大腦神經系統’，實時同步數據，構建零邊際成本社會，這也意味著社會企業家精神的潛在蔓延和經濟機會的大幅增加。”

嚴格意義上講，在類似的模式出現以前，單純的能源轉型并未實現真正的轉型，實際上只是新能源在增加以及電網在增強，全球知名未來學家里夫金作為沃頓商學院畢業的高材生，其高明之處不在于多么具體地描述了能源互聯網的藍圖，而是以經濟學家的視角指出了這場能源轉型的實質：零邊際成本——零成本才得以泛在，正如讓信息成為零邊際成本的互聯網。

所以嚴格意義上來講，以新能源為主的能源系統最重要的任務并非是物理和數學意義上的消納新能源，而是整個能源經濟系統是否做好了容許邊際成本近乎于零的新能源徹底扭轉整個行業的運營邏輯，以及對配售電體系進行重構。

超過900家的德國配電網運營商運營著超過178萬千米的電力網絡，其中多數是低壓網絡，連接著本地的配電網運營商，最終并入高壓網絡。這種布局已經存在了數十年沒有改變，這些傳統網絡是上個世紀設計的，并沒有考慮應對大規模新能源并入、大量節能減排要求和新的經濟性指標，所以配電網升級換代已經刻不容緩。盡管技術落后，比如智能電表的比例極低，依舊存在手動抄表等場景，卻反而倒逼德國在市場設計上以靈活開放的理念去彌補技術產品的匱乏。在這一背景下，德國的配電網市場反而成了歐洲乃至全世界最具活力的開放性市場。

德國政府近年來不斷修改法律，促進配電網側的規劃更新、價格信號引導，讓大家愿意投資配電網、愿意參加配網的各種收益型市場。在一個創新項目中，用戶側接受到來自電網中心調度室的數據處理結果，居民可以通過模擬指示器看到未來12小時內預測的電價，該指示器用紅色、黃色、綠色來表示電能的價格變化。在允許的范圍內，用戶可以自己通過智能手機提前決定啟用哪些設備。在這種情況下，用戶可以通過從電網得到的實時信息，制定更為靈活和復雜的負荷管理策略，而在電網的控制端，也可以根據用戶用電的反饋，提早計劃各個不同能源載體的接入。

實時在線，雙向互動，這就是最清晰有效的能源信息流。從2024年起，德國的電網運營商將不再被允許拒絕接入新的熱泵或電動汽車私人充電設施，但他們將能夠在過載的情況下限制供應，不再允許完全關閉可控消耗設備。這也適用于陽臺光伏發電和光伏系統的運營商。

這個模式功率界限是4.2千瓦，任何高于這一數字的電力設備會被要求隨時被調整到4.2千瓦及以下。

聚沙成塔，每一粒沙子的最小顆粒度，目前就是4.2千瓦。

無限接入和可以操控，是解決用戶側圍墻問題的關鍵點。

打造能源互聯網生態圈

在互聯網進入能源行業之前，成熟的電力行業其實已經達到了一個很高的境界：廠網分開，輸配分離，配售分開，現貨市場——這十六個字描述之下的電力生態圈非常健康，電廠與電網連接有序并且數字化、自動化程度很高，輸電網堅強智能，自動化和信息化水平也很高，成百上千的中小公司依托大的電力公司作為行業領頭羊進行細分領域的耕耘，需求側響應、能效管理、分布式能源站、多能互補等偏用戶側的技術層出不窮，十幾年來就沒停過。在如德國法國這樣市場化程度比較高的國家，OTT即過頂虛擬運營業務（Over The Top）繁榮昌盛，電網公司們已經被成功管道化，用戶都在互聯網小公司以及虛擬運營商手里。

但自從2014年“能源+互聯網”高頻亮出后，電網公司高層們突然反應過來，同樣是基礎設施的OT（運營），無論是數字化還是通信系統，包括天然氣、水、熱等，運營的條件和難度都是類似，還不如綜合到一起打穿互聯網的底部，把電力網與其他網整合在一起開展綜合運營，如此一來效益倍增，同時提升競爭門檻，化解日進斗金的互聯網公司搶奪地盤的憂虞。

配售電體系的變量就是電價。沒有高昂的價格就不會有用戶節能，沒有高低多變的價格就不會有用戶關注能效，沒有多元的電力產品和服務品種就不會刺激到用戶的多種需求，人類發明了復雜的電力市場就是用來應對和調節市場的需求變化的。但目前的背景之下，無論是現貨市場，還是虛擬電廠、需求側響應、儲能都只是加了新標簽的電力系統場景下的生產工具。

未來，在以新能源為主體的新型電力系統背景下，市場上會出現大量新型主體參與電力交易 ，通常有以下幾種：

專注于收購發電側電力并將電能在電力現貨、期貨以及場外交易市場交易的批發商。參與電力批發市場的角色中又有細分，譬如發電集團的銷售部門和下屬營銷公司專注于提高電站的銷售收入并合理避險，而倒電商則希望能從市場的電價變化中投機并獲得收益，銀行和金融機構作為做市商，起到了最高層級的風險承擔作用。

專注于分析用電側負荷并管理客戶，通過不同的市場手段購買電能并制定終端電價銷售給客戶的零售商。客戶關系和定價就是此類售電商關注的核心。在自由市場中，零售商要對目標客戶群體有深入的了解，產品設計與服務都要以客戶為導向。

幫助新能源電站銷售電力，以綠色電力為營銷重點的可再生能源直接上網售電商。該類電力貿易公司既需要管理眾多的分布式可再生能源電站，還要通過接入電力現貨市場和場外交易市場保證新能源電力銷售渠道的暢通，他們重視利用市場和氣象信息并投入大量的精力在預測和數據分析上。與可再生能源相關的業務受政策的影響比較大，但是在發展可再生能源的大環境和新能源電力銷售市場化的大趨勢下，這類公司也逐漸形成了獨有的商業模式。

集合了眾多電站、儲能及需求側管理資源并能快速響應市場價格信號的虛擬電廠運營商。該類公司是典型的以新能源為主的電力市場的后起之秀，卻有著巨大的發展潛力。

在市場的作用下，顆粒度更細、時間更短的預測是為了在用戶側提供更靈活的服務可能，我們通常把電力公司稱為公用事業（Utility），它代表的是一種公共和基礎的底層服務，長久以來以賣電提供用電服務只是最簡單也是最直接的商業模式。

在這個生態圈里，電力公司類似大自然的搬運工，生產電力的搬運工，它將電力從電源輸送到千家萬戶，然后收取電費作為營收和利潤的來源。現在，越來越多的用戶擁有分布式能源、電動汽車、儲能，當有盈余時，他們自然希望將電力賣給其他需要的人。電力消費者的消費模式和消費期待完全變了。當這樣使用電力的人越來越多，當可以提供的電力遠遠超過實際需求時，賣電這個簡單有效的商業模式就走到了盡頭。

電力系統發展至新能源為主體后，人們希望的是電力公司從Utility變成Flexibility靈活性，即從一個公司變成一種服務的載體，從一份期待變成一種選擇。可以說在10年之內，只要我們堅持新能源發展的方向不逆轉，這種新能源的不穩定性必然通過配電網傳遞到售電側，最終要通過不同的投資組合產品來獲取用戶的利潤和黏合度。

我們必須明確地提出結論：以大數據和移動互聯網技術為基礎的售電服務平臺，將凝聚著電力領域最高的智慧勞動，同時伴隨著電動汽車、智能建筑、分布式能源和電力交易這些新生事物真正走進千家萬戶面對終端消費者。在這個過程中，為用戶定制而生的靈活性就成為必然。

所以，定制的靈活性、精密的預期控制、復雜多元的市場交易產品組合，這一切都讓配網成為一個“永動機”，只要電能不停，配售電的重構也永不停。我們不必糾結“永動機”的來源構成是否合理，它代表的是面向未來的創新預期，“壓艙石”代表的是以不變應萬變的拆解思路，而“永動機”代表的卻是順應變化、以瞬息萬變為應對策略的新思路。