青海大規(guī)模光伏發(fā)電發(fā)展問題探討

李春來,朱慧敏,孔祥鵬,趙世昌,王軒

(1.青海電力科學(xué)試驗研究院,青海,西寧 810008;2.青海電力信息通信公司,青海,海晏 812200)

青海大規(guī)模光伏發(fā)電發(fā)展問題探討

李春來1,朱慧敏2,孔祥鵬1,趙世昌1,王軒1

(1.青海電力科學(xué)試驗研究院,青海,西寧 810008;2.青海電力信息通信公司,青海,海晏 812200)

分析了目前青海省光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀,探討青海省大規(guī)模發(fā)展光伏電站面臨的主要問題,并就問題的解決方案從技術(shù)措施和政策支持等角度予以闡述。為保證規(guī)模化光伏電站接入青海電網(wǎng)后電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo),對青海省光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展乃至節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到重要作用。

光資源;并網(wǎng);光伏發(fā)電

1 青海電網(wǎng)及光資源現(xiàn)狀

青海省太陽能資源豐富,由于海拔高,大氣稀薄,日光投射率高,日照時間長,加之氣候干燥、降雨量小,云層遮蔽率低,全年太陽總輻射量可達(dá)5800MJ/m2～7400MJ/m2。柴達(dá)木盆地是青海省太陽能特別豐富的地區(qū),全區(qū)面積 30.2萬 km2,未利用土地面積 19.5萬 km2,其中地勢平緩且可用于太陽能發(fā)電的荒漠、沙地和戈壁等土地面積約 9.96萬km2,理論裝機(jī)可達(dá) 28億 kW,理論發(fā)電量達(dá)到51200億 kW·h,占青海省太陽能理論裝機(jī)及發(fā)電量90%左右。青海省光資源分布見圖 1。

圖1 青海省光資源分布

《青海省柴達(dá)木盆地千萬千瓦級光伏發(fā)電基地規(guī)劃報告(2010年 -2030年)》[1]提出:2010年底柴達(dá)木盆地并網(wǎng)光伏電站裝機(jī)容量達(dá)到 200MW;2011年 -2015年新增并網(wǎng)光伏電站裝機(jī)容量 3000MW,總裝機(jī)容量達(dá) 3200MW;2020年總裝機(jī)達(dá)7500MW;2030年總裝機(jī)達(dá) 20000MW。

2 青海電網(wǎng)開發(fā)光伏面臨問題及解決思路

2.1 推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)

由于目前光伏發(fā)電的裝機(jī)總量相對較小,因此對電網(wǎng)帶來的影響尚不明顯。隨著青海省光伏發(fā)電裝機(jī)容量的不斷增加,其對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的影響將日漸顯著,主要包括局部電網(wǎng)乃至整個青海電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓壓力與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電網(wǎng)穩(wěn)定控制難度提高、電網(wǎng)電能質(zhì)量下降等問題[2]。

2.1.1 青海電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓壓力與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

開展青海省光伏發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)研究:一是建成光伏發(fā)電功率與氣象信息的歷史數(shù)據(jù)庫;二是提出光伏發(fā)電功率預(yù)測的理論算法;三是開發(fā)出滿足預(yù)測精度要求的實(shí)用化光伏發(fā)電功率短期預(yù)測系統(tǒng)。提高光伏電站自身功力可控性的智能控制技術(shù),包括利用最大跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)光伏電站的有功輸出、有功變化率控制技術(shù)、光伏電站根據(jù)電網(wǎng)頻率變化自動調(diào)節(jié)有功輸出的動態(tài)控制技術(shù)。

2.1.2 電網(wǎng)穩(wěn)定控制

光伏電站通過電力電子裝置并網(wǎng),其電壓的調(diào)節(jié)和控制方式與常規(guī)電源方式不同,研究滿足智能電網(wǎng)需求的光伏電站有功功率控制技術(shù),包括利用光伏逆變器的無功輸出能力進(jìn)行接入點(diǎn)無功電壓控制技術(shù);光伏電站根據(jù)接入點(diǎn)電壓變化自動調(diào)節(jié)無功輸出的動態(tài)控制技術(shù);綜合利用各種無功補(bǔ)償手段進(jìn)行傳輸線路電壓控制的技術(shù)[3]。研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)分析模型,包括靜態(tài)潮流分析、短路電流計算、機(jī)電和電磁暫態(tài)仿真所需的模型,并在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)分析平臺上實(shí)現(xiàn)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的典型運(yùn)行方式和并網(wǎng)方式的基礎(chǔ)上設(shè)置典型擾動,仿真大電網(wǎng)的動態(tài)特性,測試與驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)能力進(jìn)行抑制系統(tǒng)振蕩,提高系統(tǒng)阻尼的控制方法,使光伏發(fā)電系統(tǒng)成為維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的積極因素[4]。

2.1.3 供電電能質(zhì)量下降

光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析技術(shù),包括:光伏電源直接并網(wǎng)運(yùn)行時,在并網(wǎng)逆變器的不同控制方式下,對電網(wǎng)電壓、功率、諧波和直流注入等的影響;多逆變器光伏系統(tǒng)的諧波放大效應(yīng);有儲能裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時,對電網(wǎng)的影響;考慮諧波畸變約束的準(zhǔn)入功率計算模型和方法;光伏電站接入電網(wǎng)后的監(jiān)測和治理技術(shù)[5]。研究高效率、高電能質(zhì)量、高可靠性的用戶側(cè)并網(wǎng)光伏逆變器控制技術(shù)。光伏逆變器的無功能力可以進(jìn)行用戶側(cè)功率因數(shù)補(bǔ)償控制、降低終端用戶對電網(wǎng)無功的需求,減少電網(wǎng)損耗。

2.2 政府部門加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)確保有序開發(fā)

青海省政府部門需要充分認(rèn)識到光伏產(chǎn)業(yè)的重大戰(zhàn)略意義。首先,需要加強(qiáng)光伏的戰(zhàn)略研究,認(rèn)清國內(nèi)形勢,制定出合理的發(fā)展規(guī)劃。其次,在充分認(rèn)識到青海省光伏產(chǎn)業(yè)的重大意義前提下由青海省政府將光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和管理納入青海省能源戰(zhàn)略部署和實(shí)施步驟。

政府應(yīng)出臺開拓青海省光伏市場的政策。首先,需要制定上網(wǎng)電價補(bǔ)貼細(xì)則。青海省對待并網(wǎng)光伏電站應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一上網(wǎng)電價補(bǔ)貼,以促進(jìn)青海省光伏相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期能夠得到政府的政策性扶持。其次,鑒于青海省目前各州市之間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的情況,許多邊遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)缺乏必要的電力設(shè)施并且需要保證當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境不被工業(yè)污染破壞的前提下。比如說玉樹,利用青海省豐富的太陽能資源,建立一批試點(diǎn)并網(wǎng)光伏電站解決當(dāng)?shù)仉娏?yīng)是積極有效的。最后,青海省新能源發(fā)展應(yīng)該按照“規(guī)劃引導(dǎo)、試點(diǎn)先行、有序開發(fā)”的原則進(jìn)行,避免造成電力部門和投資企業(yè)資金的巨大浪費(fèi)。

2.3 發(fā)電企業(yè)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究

從國內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)品角度來看,國內(nèi)光伏企業(yè)大都限于電池組件前端,絕大多數(shù)出口,基本都已通過多家國際權(quán)威認(rèn)證,但在光伏發(fā)電并網(wǎng)方面,與并網(wǎng)運(yùn)行特性密切相關(guān)的光伏逆變器的技術(shù)產(chǎn)業(yè)還不夠成熟,在系統(tǒng)集成和設(shè)計技術(shù)方面也缺乏經(jīng)驗;國際上光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受關(guān)注,各國紛紛加大科技投入、擴(kuò)充產(chǎn)業(yè)規(guī)模,進(jìn)步訊速,從而帶來光伏發(fā)電成本快速下降,發(fā)電企業(yè)如果不加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),在國際市場上必將失去核心競爭力,也不利于國內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展。光伏產(chǎn)業(yè)如果想要發(fā)展,光伏企業(yè)之間必然需要加強(qiáng)橫向聯(lián)合與合作,從而規(guī)范行業(yè)發(fā)展,通過加快光伏相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)改造升級,來提高光伏企業(yè)核心競爭力。

3 結(jié)語

針對目前青海省光資源及光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析,探討青海省大規(guī)模發(fā)展光伏電站面臨的相關(guān)問題進(jìn)行討論,提出從智能電網(wǎng)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)和關(guān)鍵技術(shù)研究等方面的解決方案。研究結(jié)果對保證規(guī)模化光伏電站接入系統(tǒng)后青海電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo),對青海省太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和太陽能資源的合理開發(fā)與利用具有一定的意義和作用。

[1]趙平,嚴(yán)玉廷.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)影響的研究[J].電氣技術(shù),2009,(3):41-44.

[2]楊衛(wèi)東,薛峰,徐泰山,等.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響及相關(guān)需求分析[J].水電自動化與大壩監(jiān)測,2009,(4):35-39.

[3]王周紅,王日軍,施濤,等.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真[J].農(nóng)村電氣化,2010,(11):48-49.

[4]張國榮,張鐵良,丁明,等.具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器仿真[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2007,(14):82-86.

Discussion on large-scale development of photovoltaic power generation in Qinghai Province

The present situation of photovoltaic power developm ent in Q inghaiProvince was analyzed m ainly,and the p roblem s during the large scale developmentof photovoltaic station in Q inghaiProvince were discussed.The solutions to the problem s from the technicalmeasures and policies suppo rt were exp lained.The conclusion to ensure scale photovoltaic power station in Q inghaiProvince power grid access after the safety,stability and econom ic operation provides important theoretical and practical guidance,to support the developm ent of qinghai photovoltaic industry and energy consumption and pollution reduction targets plays an important role.

light resources;grid;photovoltaic power

T M615

B

1674-8069(2011)03-004-02

2010-10-21;

2011-04-08

李春來 (1980-),男,遼寧省朝陽人,工程師,從事風(fēng)電、太陽能等新能源接入電網(wǎng)等方面的研究工作。E-mail:lichunlai0216@163.com