电网决策分析方法（特别推荐）
麦肯锡发布《电网决策分析方法》（特别推荐）
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2019年8月，麦肯锡发布了《电网决策分析方法》，在此分享给大家，欢迎转发扩散！
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全文完整地址：怎么做研究？
推荐关注：别有董天（关注请扫描上图二维码），一位人大教师对公共政策研究的随想。
——能源变革将使电网规划和运营对输配电运营商的挑战日益增强
输配电网发展趋势可预测的时代过去了，因而在电网升级规划（资金支出）和停机维护（运营支出）方面产生了很大的压力。光伏和风电的大量增长再叠加上传统机组的关停、负荷形式改变（比如来自电动汽车的负荷）使发展趋势的可预测性更小。反过来，电网运营商就更难决定在哪里进行必要的电网升级（资金支出），以及需要哪些运营方面的变更以保证必要的停运点并实现他们承诺的预防性维护计划（运行支出）。
今天很多输配电网运营商都面临这种挑战。在最近的一次全球电网运营商的标准讨论中，百分之七十的应答者表示他们希望增加相关规定，比如短期内频繁取消停运以及停运可再生发电设施。这些运营商面临的困难程度和他们所处市场中的可再生能源渗透率以及电网容量紧密相关（图1）。耦合性高的电网通常可以消纳更多的不可预知的可再生能源的接入；反之电网冗余度有限的地方，运营者面临消纳水平更低的挑战。一些输配电网运营商正在处在后者的困境中。
图1 电网运营商面临的挑战主要由可再生能源吸纳和电网容量驱动变革的前沿，需要在很短的时间内取消10~20%的停运率，或者冒险缩减可再生能源并承担比预算更高的运行和维护成本。可再生能源发电的快速增长并不是影响这些结果的唯一驱动力，此外还包括设备老化、分布式发电、电动汽车渗透率的增加、以及电气化的趋势，比如电力取暖（特别是配电运营商）。
没有放之四海而皆准的解决方案
很多输配电网运营商已经尝试了很多种不同的方案来解决这些挑战。比如，一些电网运营商变对于停运的规划和执行变得更加灵活，其他则通过把运维工作改在夜里或者周末进行或者通过在电网升级和智能电网技术方面进一步投资来减少停运的持续时间。运营商们需要通过使用一系列的衡量方法，寻求适当微调的方式，以防止过度投资或者投资不足。过度投资是指电网运营商进行电网升级而不是使用可能更有效的运营方面的一些方法。投资不足则是指电网运营商不进行资金方面的投入，尝试通过低资金密集度的方式解决问题，比如灵活的停运规划，然而，这可能不够，同时造成不能满足需求或者减少供应的风险。此外，电网的不同部分相应的问题一般也不同，非常具体化（图2）。对于电网的某些部分，进行升级并通过延长工作时间来减少停运的持续时间是必要的。然而，其他地区可能完全不会被影响到。在电网相关区域的客户和能源商被反复影响从而进行抗议或采取公共行动之前，很难预测可能导致问题的关键设施在哪。图2 电网不同部分面临的问题一般不同，需要因地制宜给电网运营商的建议
电网运营商在进行大规模投资或者改变运营方式之前需要回答几个问题：
需要为将来的哪些场景做出准备？（比如，关于可再生能源渗透率，传统机组关停以及负荷模式改变）。 这些场景对于电网有哪些影响，这可以被表达为衡量的规模和紧迫程度，比如保证停运率的能力，不能满足地区需求的风险以及减少供给的风险。 哪些方法可以使影响最小化，需要花多少钱？ 我们应该怎样组织起来进行反馈？
一些运营商发现建立并缩小可能的未来场景并以迭代的方式测试电网受到的不同“压力”具有挑战性。在一个正在经历巨大变化的产业中，能够用心校正相关系统，使得人们和资源都能够被激励以达到目标但又不会超出能承受的范围具有很重要的意义。
先进的分析方法如何发挥作用
先进的分析方法可以通过几个具有前瞻性的市场情景评估能源转型对于电网的影响。
一个西欧的输电系统运营商使用了前进的分析方法评估了一个中高压电网。他的模型考虑了10000多个变量，包括所有的电网设备，电流以及未来的发电容量以及出力曲线，期望负荷分布及曲线。最终把外部事件的影响仿真到了设备级别，阐明了电网事故的风险、潜在价值以及可能的解决方案。
这一方法在几个方面补充了现有的电网发展模型。目前没有建立必要的电网发展模型把电网发展和停运规划连接起来。他们通常不测试多场景下的一揽子方案。最终，可以运行的未来场景被其的复杂性和现有的计算能力限制到4千万次优化。（表3）
这一问题可以在几个月内被辨识、解决方案定位并制定出解决路径。
引入相关机构以解决这些挑战并争取支持最初通常包括3步：
1.为顶尖管理和技术专家（比如系统运营专家以及停运规划工程师）展示问题根本的情况和将被建模的未来场景。
2.一旦准备阶段得到同意，就在分析平台上建立并运行相关模型。让专家始终紧密地参与以证明产生的结果并保证与电网实际相符。
3.基于第二步发现的挑战找出合适的解决方案。可以应用这些模型以明确解决方案对于电网不同部分的影响，并制定一些列方案的最优排序。找到一种简单的方法共享发现并通知可能的选择内部的利益相关方是这一过程中最重要的一部分。
表3 先进的电网分析模型可以阐述很多未来场景的潜在影响输配电网运营商需要先进的分析能力，在能源领域快速变革的今天做出有效的战略决策。同样重要的是，他们需要这些能力来说服利益相关方—从监管者到公众再到他们自己的职员—投资和运营方式的改变对于为未来挑战做好准备都是必须的。
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