西藏光伏發(fā)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(qū)太陽能資源概況及光伏發(fā)電現(xiàn)狀

西藏地處青藏高原，太陽能資源非常豐富，具有大規(guī)模開發(fā)利用的潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西藏年日照小時(shí)在1500～3400 h之間，大部分地區(qū)太陽年輻射總量為6000～8000 MJ/m2，最高達(dá)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(jù)有關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，西藏太陽輻射總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約4500億t/年[1]。

西藏太陽能資源可分為4類地區(qū)，即藏西、藏北太陽能資源豐富區(qū)；喜馬拉雅山南翼、那曲中東部、昌都太陽能資源較豐富區(qū)；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(gè)地市?？傮w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(qū)分布上互補(bǔ)等特點(diǎn)，因此可適當(dāng)考慮以水光互補(bǔ)方式建設(shè)太陽能電站。

截至2012年底，西藏中部電網(wǎng)(簡(jiǎn)稱藏中電網(wǎng))發(fā)電裝機(jī)約92萬kW，其中藏中電網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)已達(dá)到8萬kW、占8.66%。藏中電網(wǎng)2012年新增裝機(jī)4萬kW，全部為光伏電站。目前光伏發(fā)電并網(wǎng)容量已達(dá)到10萬kW。

2 光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)

光伏發(fā)電技術(shù)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(yuǎn)來看，光伏發(fā)電在2030年后具備成為戰(zhàn)略能源的資源、技術(shù)、成本和環(huán)境優(yōu)勢(shì)，2050年后可能成為重要的能源供應(yīng)來源。根據(jù)我國《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，未來5～10年，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入快速成長期。2014年以來，國家更是相繼出臺(tái)了一系列政策措施為太陽能發(fā)電保駕護(hù)航，表明了國家對(duì)國內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)和太陽能產(chǎn)品市場(chǎng)的重視與扶持。因此，應(yīng)抓住這一機(jī)遇，結(jié)合西藏電網(wǎng)的建設(shè)，建設(shè)一批光伏電站，解決西藏冬季缺電問題，為自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

3 阻礙西藏光伏電站發(fā)展的幾個(gè)問題及解決方案

3.1 存在問題

1)電網(wǎng)穩(wěn)定問題。西藏電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，光伏電站大都位于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱的農(nóng)村電網(wǎng)且較為集中，光伏發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)容量的比重相對(duì)較大，建設(shè)光伏電站的同時(shí)需重點(diǎn)考慮其對(duì)電網(wǎng)的影響。

考慮到在冬季最大負(fù)荷下藏中電網(wǎng)運(yùn)行狀況最惡劣，因此以2012年為分析水平年，在冬季最大負(fù)荷方式下光伏電站接入藏中電網(wǎng)的影響進(jìn)行分析，結(jié)果表明光伏電站的接入已經(jīng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定產(chǎn)生了一定的影響。如西藏山南地區(qū)，光伏電站規(guī)?；胁⒕W(wǎng)，加上山南電網(wǎng)與藏中電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，對(duì)電網(wǎng)的潮流和無功電壓及穩(wěn)定控制產(chǎn)生了很大影響，各種影響電網(wǎng)安全的風(fēng)險(xiǎn)因素疊加，電網(wǎng)安全形勢(shì)復(fù)雜嚴(yán)峻。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)西藏電網(wǎng)并網(wǎng)光伏運(yùn)行容量達(dá)到5萬kWh，因接入系統(tǒng)問題，實(shí)際只有4萬kW的光伏發(fā)電功率并網(wǎng)，但其發(fā)電功率已經(jīng)占到當(dāng)時(shí)全網(wǎng)白天實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷的16%左右；當(dāng)統(tǒng)計(jì)光伏發(fā)電最大波動(dòng)為70%的功率值時(shí)，由于光伏的波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)，使得電網(wǎng)頻率、電壓波動(dòng)頻繁，難以穩(wěn)定。

2)技術(shù)問題。由于西藏光伏發(fā)電裝機(jī)占比較大，當(dāng)光伏功率發(fā)生劇變時(shí)易超出系統(tǒng)調(diào)頻能力，為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)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(xiàn)同向變化的幾率，勢(shì)必加大系統(tǒng)的調(diào)頻壓力，這將直接導(dǎo)致光伏電站的輸出功率受限。例如在冬季大負(fù)荷方式下，山南地區(qū)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(fā)電成本問題。光伏發(fā)電相對(duì)核電、風(fēng)電及常規(guī)能源發(fā)電等過高，西藏地區(qū)人民生活水平較低，對(duì)電價(jià)的承受能力相對(duì)較弱，如何在發(fā)電側(cè)和配電側(cè)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的問題需引起足夠重視。

電力成本主要分為發(fā)電成本和輸配電成本兩部分，發(fā)電成本是指通過發(fā)電廠把其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能而產(chǎn)生的成本；輸配電成本則是指將發(fā)出的電輸送到用戶端這一過程需投入的設(shè)備及人員等的成本。各種能源形式的發(fā)電成本均有所不同，經(jīng)計(jì)算，光伏發(fā)電對(duì)平攤電網(wǎng)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(shè)的大型太陽能光伏電站的發(fā)電成本近期已下降至0.7元/kWh，但由于發(fā)電利用小時(shí)數(shù)少和輸配電成本高，光伏發(fā)電總的電力成本仍然最高。尤其是西藏地區(qū)，位于我國西南邊疆，又是高原，電網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營成本本身就比其他地區(qū)高，且由于存在太陽能電站棄光問題，導(dǎo)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(jī)容量，提高光伏產(chǎn)品性能，同時(shí)加快西藏電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)度。

光伏發(fā)電雖然具有清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和間歇性。實(shí)際上，當(dāng)可再生能源電站的發(fā)電容量占電網(wǎng)總發(fā)電量的比例逐步增大后，其出力的波動(dòng)性和遠(yuǎn)距離輸送等特性很可能對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定帶來負(fù)面影響。 因此，為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，光伏發(fā)電項(xiàng)目的核準(zhǔn)審批工作應(yīng)嚴(yán)格，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)等技術(shù)性能方面的要求，研究接入系統(tǒng)方案；加強(qiáng)對(duì)西藏電網(wǎng)的建設(shè)，使其更具靈活性和智能性，在滿足電力發(fā)展需求的同時(shí)，積極配合太陽能等可再生能源的接入，避免因電網(wǎng)建設(shè)問題使網(wǎng)內(nèi)的“綠色電”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄姟薄４送?，光伏產(chǎn)品對(duì)高海拔的適應(yīng)性問題也值得探討。

2)為了提高光伏消納水平、減小系統(tǒng)調(diào)頻壓力，建議在光伏電站內(nèi)部或就近配置儲(chǔ)能設(shè)施，并配備光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

為了解決光伏電站對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響，以及一定程度的“棄光”等問題，可建設(shè)合適規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施。考慮到儲(chǔ)能設(shè)備比較昂貴，建議儲(chǔ)能容量按光伏功率最大波動(dòng)幅度和調(diào)度響應(yīng)時(shí)間選取；在按調(diào)度指令完成全系統(tǒng)發(fā)電功率調(diào)整之前，光伏與儲(chǔ)能總輸出功率保持不變。如果太陽輻照度波動(dòng)是暫時(shí)的，功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)可不通知電網(wǎng)調(diào)度中心，由儲(chǔ)能裝置吸收波動(dòng)功率；如果輻照度變化持續(xù)時(shí)間較長，功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)將通知電網(wǎng)調(diào)度中心調(diào)整系統(tǒng)開機(jī)方式。

3)解決好成本和盈利問題，更好地推動(dòng)西藏地區(qū)太陽能發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

我國的光伏產(chǎn)業(yè)是在國家政策支持下發(fā)展起來的，國家扶持可再生能源產(chǎn)業(yè)的初衷是為了技術(shù)進(jìn)步，經(jīng)過一段起步階段后，企業(yè)不能完全依靠國家補(bǔ)貼來發(fā)展，應(yīng)承受一定的成長壓力，通過不斷的技術(shù)進(jìn)步降低成本、擴(kuò)大市場(chǎng)。據(jù)有關(guān)研究，為實(shí)現(xiàn)我國2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%左右的目標(biāo)，“十二五”期間太陽能發(fā)電裝機(jī)需新增2000萬kW以上。解決好成本和盈利問題不僅關(guān)系到西藏地區(qū)，甚至關(guān)系到全國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展，以及我國能源消費(fèi)比重目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4) 培養(yǎng)一批當(dāng)?shù)氐奶柲茈娬具\(yùn)營管理人才，適當(dāng)加大政府投入力度，解決企業(yè)后顧之憂。

太陽能電站建成后，需要有相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行管理，考慮到西藏獨(dú)特的地理位置和氣候條件，為電站培養(yǎng)一批當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)人員，將有助于提高地區(qū)人民對(duì)太陽能電站的認(rèn)識(shí)程度，有利于電站的持續(xù)運(yùn)營和穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)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(fēng)資源在可再生能源中位列第三[2]。但由于西藏地處高原，風(fēng)密度低，大規(guī)模開發(fā)風(fēng)能的時(shí)機(jī)尚不成熟；而且考慮到西藏的生態(tài)環(huán)境，建設(shè)燃煤火電也是不可取的。因此，對(duì)比西藏地區(qū)落后的能源供給狀況和豐富的太陽能資源，在開發(fā)水資源的同時(shí)，有必要積極開發(fā)利用好太陽能資源，為西藏的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供可靠的能源保障。這將有利于國家關(guān)于西藏地區(qū)跨越式發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于提高人民物質(zhì)文化生活水平和保障地區(qū)的長治久安。

[1]李春來, 楊小庫, 等. 太陽能與風(fēng)能發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社, 2011.

[2]耿戰(zhàn)修. 用太陽能發(fā)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.