分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)西藏電網(wǎng)的影響探究

西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 西藏 拉薩 850000

1 引言

電力是人們生活的必需品,在行業(yè)領(lǐng)域中也存在不可替代的作用。隨著時(shí)代的發(fā)展,人們的生活水平提升,對(duì)電力的需求增加,這也帶來(lái)一定問(wèn)題。面對(duì)能源短缺和用電需求增加的趨勢(shì),再加上生態(tài)文明建設(shè)的要求,傳統(tǒng)的火電發(fā)電模式正在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí),而新型發(fā)電模式也在逐漸普及,比如光伏發(fā)電,利用光能進(jìn)行發(fā)電,而這個(gè)過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)污染較低,生態(tài)效益較高,而且可以緩解社會(huì)上面對(duì)的能源壓力。分布式光伏發(fā)電是一種特殊的發(fā)電布局形式,是相對(duì)于集中發(fā)電提出的概念,簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是利用各種設(shè)備設(shè)施實(shí)現(xiàn)分散發(fā)電,拉近與用戶之間的距離,方便用戶用電。近年來(lái),國(guó)家提高了對(duì)于這類(lèi)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)的支持力度,促使相關(guān)行業(yè)回暖。因?yàn)轫?xiàng)目產(chǎn)生的發(fā)電量大部分是自發(fā)自用,有剩余的才并入電網(wǎng),所以在并網(wǎng)之后會(huì)給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)帶來(lái)一些影響。本次就以西藏電網(wǎng)為例進(jìn)行分析。

2 光伏發(fā)電發(fā)展背景

光伏發(fā)電是利用特殊設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能的方式,因?yàn)槠渥饔眯?yīng)的特殊性,所以其關(guān)鍵是光學(xué)電池相互作用和串聯(lián)打造成的發(fā)電組件,再配合使用其他設(shè)備,就可以支持太陽(yáng)能發(fā)電。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與之相并接,可以改變最終的輸出電流形式,轉(zhuǎn)變成可以上網(wǎng)的電能類(lèi)型,這樣可以將發(fā)的電聯(lián)系到電網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)輸電。實(shí)踐中可以看出,光伏發(fā)電相對(duì)來(lái)說(shuō)比較靈活,如果當(dāng)時(shí)的日照較強(qiáng),系統(tǒng)不僅能夠支持交流負(fù)載供電,還可以將余下的電能并入電網(wǎng);如果當(dāng)日的日照不夠充足,系統(tǒng)難以支撐對(duì)負(fù)載的電能供應(yīng),此時(shí)可以反過(guò)來(lái)從電網(wǎng)中獲取電能進(jìn)行供應(yīng)。同時(shí),因?yàn)槭褂玫哪茉词枪饽?本身屬于不會(huì)衰竭的能源,而且能源本身無(wú)污染,發(fā)電過(guò)程中的污染可以控制,總結(jié)來(lái)說(shuō)生態(tài)效益和社會(huì)效益都很可觀。相對(duì)于火電的嚴(yán)重污染,風(fēng)電、水電的地域性限制,光能發(fā)電更具優(yōu)勢(shì),而且對(duì)于地區(qū)的要求不高,只要有光能,就可以借助設(shè)備發(fā)電。

3 國(guó)內(nèi)分布式光伏發(fā)電發(fā)展目標(biāo)和現(xiàn)狀

3.1 目標(biāo) 對(duì)于光伏發(fā)電的發(fā)展目標(biāo),能源部門(mén)對(duì)此有明確的規(guī)劃,具體來(lái)說(shuō)就是能源領(lǐng)域的“十三五”規(guī)劃,在規(guī)劃中指出,到2020年,在光伏方面,目標(biāo)是發(fā)展60GW以上,并且爭(zhēng)取平價(jià)上網(wǎng)。因?yàn)槿蚍秶鷥?nèi)的能源結(jié)構(gòu)都在改變,國(guó)際之間的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)更加嚴(yán)峻,經(jīng)過(guò)“十二五”的發(fā)展,在這個(gè)領(lǐng)域面臨可持續(xù)能源出現(xiàn)瓶頸、新能源研發(fā)不足等問(wèn)題,國(guó)內(nèi)能源體系運(yùn)行效率較低,整合度不足,促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的動(dòng)力較差。對(duì)此,國(guó)家提出“十三五”規(guī)劃,而分布式光伏發(fā)電是其中一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容,并提出關(guān)于其發(fā)展的具體多項(xiàng)目標(biāo),包括各類(lèi)發(fā)電形式的總裝機(jī)容量的目標(biāo)。在這些基礎(chǔ)上,還要求突破當(dāng)前的發(fā)電技術(shù),盡量降低光伏發(fā)電的成本,擴(kuò)大分布式發(fā)電的覆蓋范圍,實(shí)現(xiàn)更廣泛的自給自足式的發(fā)電。而且支持多樣化“光伏+”產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域模式的實(shí)現(xiàn),積極與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,比如旅游、農(nóng)業(yè)等,實(shí)現(xiàn)復(fù)合型發(fā)展。另外爭(zhēng)取在用戶側(cè)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。同時(shí)規(guī)劃要求在各個(gè)地區(qū)建設(shè)該項(xiàng)目相關(guān)的示范區(qū),目標(biāo)設(shè)定為到2020年建成100個(gè),要求實(shí)現(xiàn)多種方式的項(xiàng)目落成形式,并擴(kuò)大覆蓋率,提高對(duì)于光能的利用水平。

3.2 現(xiàn)狀 過(guò)去五年,分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng),新增表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。截止到2020年6月,累計(jì)裝機(jī)達(dá)到2.16億kW,分布式為0.67億kW。2019年累計(jì)為6263萬(wàn)k W,相比前一年增加了23.8%,同時(shí)2019年分布式占全國(guó)發(fā)電量的30.7%。2019年的并網(wǎng)容量為12.01GW,同比下降42.7%。2020年1-6月,新增分布式光伏發(fā)電裝機(jī)443.5萬(wàn)kW。相對(duì)來(lái)說(shuō),該項(xiàng)目的補(bǔ)貼降幅遠(yuǎn)低于集中式發(fā)電站,利潤(rùn)相對(duì)豐厚,有良好的發(fā)展前景。當(dāng)前應(yīng)用的項(xiàng)目落地模式有戶用式、村級(jí)小型光伏電站、光伏大棚等形式,并網(wǎng)之后為附近的用戶供電。

4 分析“西藏光伏發(fā)電的現(xiàn)狀以及發(fā)展領(lǐng)域”

隨著國(guó)家逐漸出臺(tái)相關(guān)分布式光伏發(fā)電的政策,后者得到大力投資和快速建設(shè),實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量等方面的逐漸增長(zhǎng)。但是這項(xiàng)工程對(duì)于地方條件的要求較高,受地域資源條件的限制較大,不同地區(qū)表現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀 西藏有著十分豐富的光能條件,是世界上太陽(yáng)輻射最為強(qiáng)烈的地區(qū),所以進(jìn)行光能發(fā)電頗具優(yōu)勢(shì),也有助于實(shí)現(xiàn)行業(yè)化發(fā)展。因?yàn)楫?dāng)前世界上能源短缺,氣候變暖趨勢(shì)和環(huán)境污染趨勢(shì)嚴(yán)重,能源結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革新,對(duì)于綠色能源的開(kāi)發(fā)和利用更為世界各地的重點(diǎn)。對(duì)西藏來(lái)說(shuō),進(jìn)行光能開(kāi)發(fā)擁有極其積極的作用。近年來(lái),在國(guó)家的大力支持下,西藏地區(qū)先后實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”、“科學(xué)之光計(jì)劃”等項(xiàng)目和工程,大力推動(dòng)了光能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前西藏地區(qū)的光伏發(fā)電項(xiàng)目已比較完善,到2019年,相關(guān)項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)容量110萬(wàn)kWh。但是西藏地區(qū)的光伏消納問(wèn)題比較突出,棄光率較高,達(dá)到24.1%。分析光能發(fā)電的應(yīng)用,西藏在照明、取暖等方面有比較廣泛的應(yīng)用,在很大程度上便利了群眾的生活。而且光能資源十分充足,也無(wú)污染,所以可滿足可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

4.2 發(fā)展領(lǐng)域 對(duì)于西藏地區(qū)光伏發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域,有六個(gè)方面:一是推動(dòng)太陽(yáng)能光熱技術(shù)的研究和應(yīng)用,西藏地區(qū)對(duì)于太陽(yáng)能供熱方面有比較完善的技術(shù)體系,但對(duì)于采暖方面的研究處于起步階段,所以要深入研究太陽(yáng)能光熱技術(shù),可以減輕對(duì)一次性能源的使用。二是打造光伏建筑,光伏建筑一體化可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能以及節(jié)約成本,改變光伏發(fā)電在主流能源中的從屬地位,對(duì)于綠色節(jié)能工作的發(fā)展前景廣闊。三是研究電動(dòng)汽車(chē)光伏充電技術(shù),西藏地區(qū)優(yōu)厚的太陽(yáng)能資源可以為電動(dòng)汽車(chē)的推廣帶來(lái)很大的便利,提供資源保障。所以研發(fā)光伏充電技術(shù),不僅可以拓展光伏市場(chǎng)容量,還可以為建設(shè)美麗西藏做出貢獻(xiàn)。四是建設(shè)與其他能源方式互補(bǔ)的發(fā)電模式,比如風(fēng)光互補(bǔ)。這樣依靠風(fēng)能和光能,可支持24h不間斷發(fā)電,充分利用兩類(lèi)資源,解決邊遠(yuǎn)牧區(qū)、哨所以及無(wú)電地區(qū)的用電。五是完善運(yùn)維機(jī)制,對(duì)于光伏發(fā)電項(xiàng)目的落地,還需要做好運(yùn)維管理,完善相應(yīng)機(jī)制,尤其是對(duì)于西藏地區(qū),要建立特殊的產(chǎn)品驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),并對(duì)廢棄的設(shè)備組件實(shí)施無(wú)害化處理。六是引進(jìn)新型太陽(yáng)能技術(shù)和產(chǎn)品,要充分發(fā)揮出西藏地區(qū)的太陽(yáng)能資源豐富的優(yōu)勢(shì),積極引進(jìn)新型的太陽(yáng)能技術(shù)和產(chǎn)品。

5 并網(wǎng)對(duì)西藏電網(wǎng)的影響與建議

一是并網(wǎng)技術(shù)的影響,該系統(tǒng)的接入點(diǎn)數(shù)量較多,而且分布比較分散,并網(wǎng)后,形成復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)絡(luò),并且節(jié)點(diǎn)之間都有關(guān)聯(lián),影響穩(wěn)定運(yùn)行。二是輸送能力有限,這是主要的制約因素,因?yàn)槠浯嬖诿黠@的消納問(wèn)題。對(duì)于這項(xiàng)問(wèn)題的解決,需要打通西部到東部的電力輸送通道,擴(kuò)大電能覆蓋范圍,促進(jìn)西部和東部地區(qū)的電力聯(lián)系,擴(kuò)大輸送覆蓋區(qū)域,提高輸送能力。

5.1 影響

一是技術(shù)影響。并網(wǎng)后帶來(lái)的技術(shù)影響有多個(gè)方面。對(duì)于并網(wǎng)容量限制的影響,主要是該模式下,系統(tǒng)的職能出現(xiàn)很大轉(zhuǎn)變,職能內(nèi)容更加豐富,出現(xiàn)集收集、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和分配于一體的新型電力交換系統(tǒng),所以會(huì)出現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)容量限制的問(wèn)題;對(duì)配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的影響,接入電力后,配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)從過(guò)去的放射型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多點(diǎn)原結(jié)構(gòu),所以傳統(tǒng)的電壓調(diào)整策略不再適用;影響繼電保護(hù)的職能發(fā)揮,如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障,會(huì)帶來(lái)短路問(wèn)題,而這會(huì)改變?cè)O(shè)施的靈敏度,給整定計(jì)算增加了難度,特別是接入多個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),影響情況更加復(fù)雜;對(duì)自動(dòng)化運(yùn)行的影響,系統(tǒng)中有大量的設(shè)備是自動(dòng)運(yùn)行的,并網(wǎng)之后會(huì)給這些設(shè)備產(chǎn)生影響,比如自動(dòng)重合閘等設(shè)備;會(huì)改變供電可靠性,其繼電保護(hù)之間的關(guān)系,安裝位置、容量、并入方式等都會(huì)降低可靠性;會(huì)降低電能質(zhì)量,主要是并入后會(huì)影響電壓波動(dòng)。

二是經(jīng)濟(jì)影響。按照國(guó)家電網(wǎng)公司公開(kāi)的針對(duì)分布式光伏發(fā)電的意見(jiàn)要求,西藏電網(wǎng)承擔(dān)并入后的接入系統(tǒng)建設(shè)、容量備用、公共電網(wǎng)改造成本,尤其是西藏地區(qū),地域廣闊,一旦進(jìn)行電網(wǎng)改造,將是一項(xiàng)比較巨大的工程,會(huì)大大增加電網(wǎng)公司的投入。還有一點(diǎn),該項(xiàng)目本身自發(fā)自用的部分會(huì)影響售電量。比如如果用戶自發(fā)自用的電力占全部項(xiàng)目發(fā)電量的1/5左右,按20萬(wàn)kW計(jì)算,每年電網(wǎng)公司的年居民用戶、一般商業(yè)用戶售電量會(huì)分別減少1億kWh和1.2億kWh左右,二者帶來(lái)的毛利潤(rùn)將減少幾千萬(wàn)元。

三是運(yùn)營(yíng)管理影響。按照國(guó)家電網(wǎng)的要求,對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)有出臺(tái)專門(mén)的管理規(guī)定,明確詳細(xì)的管理原則、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。但是在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中,出現(xiàn)一些問(wèn)題。第一,一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的規(guī)定存在不足,使得操作人員難以理解,或理解出現(xiàn)偏差,影響到執(zhí)行情況。主管部門(mén)沒(méi)有對(duì)此出臺(tái)項(xiàng)目核準(zhǔn)、并網(wǎng)接入、上網(wǎng)交易等方面的實(shí)際規(guī)定,也沒(méi)有出臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),相應(yīng)需要簽訂的書(shū)面協(xié)議,比如合同等,都不太完善;第二,管理模式和人員隊(duì)伍能力無(wú)法滿足要求,人員技術(shù)能力普遍存在不足,難以適應(yīng)并網(wǎng)后的管理要求,比如相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與實(shí)際需求的矛盾十分突出;第三,輿論宣傳不足,媒體對(duì)于該項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)的宣傳力度不足,很多人對(duì)此不太了解,因?yàn)閾?dān)心安全性不強(qiáng)、技術(shù)性支持不足、可能浪費(fèi)或出現(xiàn)盲目要錢(qián)等問(wèn)題,所以應(yīng)用方面存在不太樂(lè)意的行為。

5.2 建議 為了進(jìn)一步推動(dòng)分布式光伏發(fā)電的健康發(fā)展,落實(shí)起在西藏地區(qū)的優(yōu)勢(shì)作用,實(shí)現(xiàn)更加完善的并網(wǎng)操作,電網(wǎng)單位要加強(qiáng)與地方政府的溝通合作,爭(zhēng)取有利的政策支持,同時(shí)加強(qiáng)輿論宣傳,引導(dǎo)資本作出正確決策和合理投資,對(duì)內(nèi)也要繼續(xù)完善管理要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化并網(wǎng)資源的配置。

對(duì)于技術(shù)方面影響的解決建議:相關(guān)單位要密切關(guān)注西藏政府和國(guó)家出臺(tái)的并網(wǎng)規(guī)章制度,以此為依據(jù)規(guī)范用戶的發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)行為,避免出現(xiàn)不合規(guī)行為;同時(shí)針對(duì)相關(guān)并網(wǎng)技術(shù)的規(guī)定進(jìn)行細(xì)化和明確,統(tǒng)一技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn),要求相關(guān)用戶嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)施,起碼在西藏地區(qū),要實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),避免出現(xiàn)同一地區(qū)上網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不一致的問(wèn)題;借助大數(shù)據(jù)技術(shù)加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析,借此總結(jié)并網(wǎng)情況,匯總分析并網(wǎng)數(shù)據(jù),總結(jié)出不同區(qū)域的規(guī)律,分析存在的問(wèn)題,并進(jìn)行解決和優(yōu)化;同時(shí)要科學(xué)應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作,制定科學(xué)的工作制度,建立長(zhǎng)效機(jī)制。這里可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)建立運(yùn)維一體化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理;加強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)仉娏σ?guī)劃的研究,提高系統(tǒng)對(duì)新能源的適應(yīng)性,滿足全額消納的政策要求,減少電力消納問(wèn)題的出現(xiàn)。

對(duì)于經(jīng)濟(jì)方面影響的建議:主要是強(qiáng)化該項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)的宣傳,尤其是對(duì)于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和社會(huì)效益的提升方面,謀求地政府出臺(tái)科學(xué)的推行制度,提供政府方面的強(qiáng)力支持;加強(qiáng)當(dāng)?shù)貙?duì)于分布式光伏發(fā)電因地制宜使用的相關(guān)輿論宣傳,按照當(dāng)?shù)氐奶厥馇闆r合理選擇分布式光伏發(fā)電技術(shù)形式,發(fā)揮光能優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)投資者積極進(jìn)行投資,推動(dòng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外要支持多樣化“光伏+”產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展,積極與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,比如旅游業(yè)、農(nóng)業(yè)等,實(shí)現(xiàn)復(fù)合型發(fā)展,這樣也能更好的發(fā)揮分布式光伏項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì),因地制宜的促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)管理方面影響的建議:電網(wǎng)要借助云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,加快推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè),以大電網(wǎng)為依托,支撐分布式光伏發(fā)電電源的消納工作;加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前已并網(wǎng)的項(xiàng)目的總結(jié)與評(píng)估,分析存在的不足之處,并對(duì)現(xiàn)行規(guī)定與流程進(jìn)行及時(shí)修訂與完善;合理配置并網(wǎng)服務(wù)涉及部門(mén)與人員,加強(qiáng)對(duì)于分布式光伏發(fā)電的了解,提升業(yè)務(wù)能力水平,從而積極應(yīng)對(duì)光伏發(fā)電業(yè)務(wù)增長(zhǎng)帶來(lái)的人才和工作需求;關(guān)注對(duì)從業(yè)人員崗位能力的提升與培養(yǎng),尤其是對(duì)于在當(dāng)?shù)氐男麄魍茝V方面,要能夠?yàn)橛幸庀虻挠脩籼峁┘夹g(shù)支持,能夠使用戶理解這個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)意義,認(rèn)可項(xiàng)目開(kāi)展,并能指導(dǎo)用戶科學(xué)使用和建設(shè)該項(xiàng)目。另外,還要在西藏地區(qū)加強(qiáng)宣傳和推廣,重點(diǎn)提出這個(gè)項(xiàng)目對(duì)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的積極影響,鼓勵(lì)群眾積極參與。

6 結(jié)束

光伏發(fā)電利用太陽(yáng)能資源進(jìn)行發(fā)電,可以減少對(duì)傳統(tǒng)能源的消耗,有良好的生態(tài)效益,而且發(fā)展前景廣闊,對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展有積極意義。而分布式光伏發(fā)電是一類(lèi)比較便利的技術(shù),具有因地制宜的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于西藏地區(qū)來(lái)說(shuō),用有十分豐富的光能資源,所以發(fā)展光伏發(fā)電有良好前景。但是這個(gè)項(xiàng)目在西藏地區(qū)的落實(shí),對(duì)于電網(wǎng)有一定影響,未來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目的建設(shè)發(fā)展需要明確這些影響,對(duì)于帶來(lái)的問(wèn)題和不足進(jìn)行解決,推動(dòng)該項(xiàng)目在當(dāng)?shù)氐穆涞匕l(fā)展,以實(shí)現(xiàn)對(duì)西藏光能的充分利用。