西藏光伏發電存在的問題和解決方案

中國國際工程咨詢公司 ■ 呂曉潔

1 西藏自治區太陽能資源概況及光伏發電現狀

西藏地處青藏高原，太陽能資源非常豐富，具有大規模開發利用的潛力。據統計，西藏年日照小時在1500～3400 h之間，大部分地區太陽年輻射總量為6000～8000 MJ/m2，最高達9210 MJ/m2，僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉薩更是世界著名的陽光城。根據有關監測數據，西藏太陽輻射總量折合標準煤約4500億t/年[1]。

西藏太陽能資源可分為4類地區，即藏西、藏北太陽能資源豐富區；喜馬拉雅山南翼、那曲中東部、昌都太陽能資源較豐富區；藏東南太陽能資源較貧乏；雅魯藏布江下游太陽能資源貧乏。目前西藏光伏電站主要分布在西藏中部的拉薩、山南和日喀則3個地市。總體來看，西藏太陽能資源具有直接輻射比例大、年際變化小、與水力資源在地區分布上互補等特點，因此可適當考慮以水光互補方式建設太陽能電站。

截至2012年底，西藏中部電網(簡稱藏中電網)發電裝機約92萬kW，其中藏中電網太陽能光伏發電裝機已達到8萬kW、占8.66%。藏中電網2012年新增裝機4萬kW，全部為光伏電站。目前光伏發電并網容量已達到10萬kW。

2 光伏發電的發展趨勢

光伏發電技術目前已較為成熟、可靠，面臨的主要問題是成本過高。但從長遠來看，光伏發電在2030年后具備成為戰略能源的資源、技術、成本和環境優勢，2050年后可能成為重要的能源供應來源。根據我國《太陽能發電發展“十二五”規劃》，未來5～10年，光伏發電產業將進入快速成長期。2014年以來，國家更是相繼出臺了一系列政策措施為太陽能發電保駕護航，表明了國家對國內太陽能產業和太陽能產品市場的重視與扶持。因此，應抓住這一機遇，結合西藏電網的建設，建設一批光伏電站，解決西藏冬季缺電問題，為自治區的經濟社會發展提供基礎保障。

3 阻礙西藏光伏電站發展的幾個問題及解決方案

3.1 存在問題

1)電網穩定問題。西藏電網網架薄弱，光伏電站大都位于電網結構較為薄弱的農村電網且較為集中，光伏發電裝機占總裝機容量的比重相對較大，建設光伏電站的同時需重點考慮其對電網的影響。

考慮到在冬季最大負荷下藏中電網運行狀況最惡劣，因此以2012年為分析水平年，在冬季最大負荷方式下光伏電站接入藏中電網的影響進行分析，結果表明光伏電站的接入已經對電網穩定產生了一定的影響。如西藏山南地區，光伏電站規模化集中并網，加上山南電網與藏中電網聯系薄弱，對電網的潮流和無功電壓及穩定控制產生了很大影響，各種影響電網安全的風險因素疊加，電網安全形勢復雜嚴峻。

據統計，當西藏電網并網光伏運行容量達到5萬kWh，因接入系統問題，實際只有4萬kW的光伏發電功率并網，但其發電功率已經占到當時全網白天實際運行負荷的16%左右；當統計光伏發電最大波動為70%的功率值時，由于光伏的波動性、間歇性等特點，使得電網頻率、電壓波動頻繁，難以穩定。

2)技術問題。由于西藏光伏發電裝機占比較大，當光伏功率發生劇變時易超出系統調頻能力，為了保證電網的安全穩定，不得不使部分太陽能電站棄光。

如果大型光伏電站較為集中，就增加了光伏功率出現同向變化的幾率，勢必加大系統的調頻壓力，這將直接導致光伏電站的輸出功率受限。例如在冬季大負荷方式下，山南地區桑日縣4萬kW光伏電站的輸出功率最大只能到2.8萬kW，棄光比例近30%。

3)發電成本問題。光伏發電相對核電、風電及常規能源發電等過高，西藏地區人民生活水平較低，對電價的承受能力相對較弱，如何在發電側和配電側實現平價上網的問題需引起足夠重視。

電力成本主要分為發電成本和輸配電成本兩部分，發電成本是指通過發電廠把其他形式的能量轉變成電能而產生的成本；輸配電成本則是指將發出的電輸送到用戶端這一過程需投入的設備及人員等的成本。各種能源形式的發電成本均有所不同，經計算，光伏發電對平攤電網折舊成本的能力弱，平均到單位電力上的輸配電成本較高，幾乎是所有能源形式中最貴的。因此，雖然在西部建設的大型太陽能光伏電站的發電成本近期已下降至0.7元/kWh，但由于發電利用小時數少和輸配電成本高，光伏發電總的電力成本仍然最高。尤其是西藏地區，位于我國西南邊疆，又是高原，電網建設及運營成本本身就比其他地區高，且由于存在太陽能電站棄光問題，導致電力成本居高不下。

3.2 解決方案

1)合理確定西藏太陽能電站裝機容量，提高光伏產品性能，同時加快西藏電網建設進度。

光伏發電雖然具有清潔、可再生等優點，但同時也具有很強的隨機性和間歇性。實際上，當可再生能源電站的發電容量占電網總發電量的比例逐步增大后，其出力的波動性和遠距離輸送等特性很可能對系統安全穩定帶來負面影響。 因此，為保證系統安全穩定運行，光伏發電項目的核準審批工作應嚴格，同時加強對并網等技術性能方面的要求，研究接入系統方案；加強對西藏電網的建設，使其更具靈活性和智能性，在滿足電力發展需求的同時，積極配合太陽能等可再生能源的接入，避免因電網建設問題使網內的“綠色電”轉變為“垃圾電”。此外，光伏產品對高海拔的適應性問題也值得探討。

2)為了提高光伏消納水平、減小系統調頻壓力，建議在光伏電站內部或就近配置儲能設施，并配備光伏功率預測系統。

為了解決光伏電站對電網安全穩定的影響，以及一定程度的“棄光”等問題，可建設合適規模的儲能設施。考慮到儲能設備比較昂貴，建議儲能容量按光伏功率最大波動幅度和調度響應時間選取；在按調度指令完成全系統發電功率調整之前，光伏與儲能總輸出功率保持不變。如果太陽輻照度波動是暫時的，功率預測系統可不通知電網調度中心，由儲能裝置吸收波動功率；如果輻照度變化持續時間較長，功率預測系統將通知電網調度中心調整系統開機方式。

3)解決好成本和盈利問題，更好地推動西藏地區太陽能發電的產業化發展。

我國的光伏產業是在國家政策支持下發展起來的，國家扶持可再生能源產業的初衷是為了技術進步，經過一段起步階段后，企業不能完全依靠國家補貼來發展，應承受一定的成長壓力，通過不斷的技術進步降低成本、擴大市場。據有關研究，為實現我國2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右的目標，“十二五”期間太陽能發電裝機需新增2000萬kW以上。解決好成本和盈利問題不僅關系到西藏地區，甚至關系到全國太陽能發電產業的健康有序發展，以及我國能源消費比重目標的實現。

4) 培養一批當地的太陽能電站運營管理人才，適當加大政府投入力度，解決企業后顧之憂。

太陽能電站建成后，需要有相關專業的技術人員進行管理，考慮到西藏獨特的地理位置和氣候條件，為電站培養一批當地的技術人員，將有助于提高地區人民對太陽能電站的認識程度，有利于電站的持續運營和穩定發展。

4 結論

綜上所述，西藏地處我國西南邊陲，從能源賦存來看，西藏缺少煤炭和石油，水資源和太陽能資源豐富，風資源在可再生能源中位列第三[2]。但由于西藏地處高原，風密度低，大規模開發風能的時機尚不成熟；而且考慮到西藏的生態環境，建設燃煤火電也是不可取的。因此，對比西藏地區落后的能源供給狀況和豐富的太陽能資源，在開發水資源的同時，有必要積極開發利用好太陽能資源，為西藏的國民經濟發展和社會進步提供可靠的能源保障。這將有利于國家關于西藏地區跨越式發展目標的實現，有利于提高人民物質文化生活水平和保障地區的長治久安。

[1]李春來, 楊小庫, 等. 太陽能與風能發電并網技術[M].北京:中國水利水電出版社, 2011.

[2]耿戰修. 用太陽能發電解決西藏電力問題的可行性及前景分析[J].西藏科技, 2001, 5: 22－30.