供電公司如何實(shí)現(xiàn)間歇性電源的經(jīng)濟(jì)消納

宋紅芳　金燁　鄭琦

【摘 要】隨著國家大力推進(jìn)清潔能源建設(shè)，以風(fēng)電、光電為代表的間歇性電源迎來快速發(fā)展。但大量間歇性電源的并網(wǎng)接入，對(duì)供電公司的電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行、檢修以及經(jīng)營將帶來全方位的影響。在購電成本難以降低的情況下，做好間歇性能源有序發(fā)展規(guī)劃、降低接入運(yùn)維成本成為供電公司實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納的現(xiàn)實(shí)途徑。

【關(guān)鍵詞】間歇性電源 經(jīng)濟(jì)消納 接入成本 運(yùn)維成本

1間歇性電源發(fā)展趨勢研判

隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題日益突出，包括風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電在內(nèi)的間歇性電源因其清潔、安全、便利、高效等特點(diǎn)，已成為世界各國普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)國家能源局印發(fā)的相關(guān)文件，我國將迎來風(fēng)電和光電的快速發(fā)展。以浙江省為例，2010-2014年，浙江省風(fēng)電和光電的裝機(jī)容量持續(xù)保持快速增長的趨勢。從表1可以看出，2010-2014年，浙江省風(fēng)電裝機(jī)容量從24.917萬千瓦增長到72.992萬千瓦，增幅達(dá)196%；而光伏發(fā)電更是呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，2014年裝機(jī)容量為49.8386萬千瓦，是2010年裝機(jī)容量的150倍。

為了較為準(zhǔn)確分析風(fēng)電未來發(fā)展趨勢，筆者通過對(duì)2010-2014年風(fēng)電裝機(jī)容量進(jìn)行擬合，根據(jù)擬合曲線方程 ，得到2015-2018年風(fēng)電裝機(jī)容量規(guī)模（見表2）。從表2中可以看出，風(fēng)電裝機(jī)容量仍會(huì)保持較快增長。

光電裝機(jī)容量數(shù)據(jù)波動(dòng)巨大，無法通過數(shù)據(jù)擬合進(jìn)行定量分析預(yù)測。通過查閱浙江省相關(guān)規(guī)劃文件，2015-2017年，浙江省規(guī)劃建設(shè)光伏裝機(jī)容量448萬千瓦，其中分布式276萬千瓦，集中式172萬千瓦。2018-2023年，規(guī)劃建設(shè)光伏裝機(jī)容量516萬千瓦，其中分布式450萬千瓦，集中式66萬千瓦。由此判斷，光電裝機(jī)容量未來將繼續(xù)呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。

此外，風(fēng)電、光電發(fā)電量占全社會(huì)用電量之比未來也將持續(xù)提高，目前浙江省風(fēng)電、光電發(fā)電量占全社會(huì)用電量（表3）雖然不高，僅占0.44%，但根據(jù)以上風(fēng)電、光電裝機(jī)規(guī)模預(yù)測值和規(guī)劃值，可以判斷2018年風(fēng)電、光電發(fā)電量占全社會(huì)用電量占比將達(dá)到2.5%左右。

基于上述分析，可以預(yù)見，隨著國家大力推進(jìn)清潔能源建設(shè)，以風(fēng)電、光電為代表的間歇性電源將保持快速發(fā)展的趨勢，未來對(duì)供電公司經(jīng)營效益、運(yùn)維成本等方面的影響將越來越大。因此，有必要對(duì)由間歇性電源發(fā)展帶來的相關(guān)成本增加及其如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納等問題進(jìn)行專門研究，為供電公司有效參與清潔能源發(fā)展決策提供參考。

2間歇性電源對(duì)供電公司的影響

2.1經(jīng)濟(jì)影響

為了準(zhǔn)確分析間歇性電源電量對(duì)供電公司經(jīng)濟(jì)效益的影響，筆者以國網(wǎng)浙江省電力公司為例，將研究場景分為居民用戶、工業(yè)用戶、商業(yè)用戶等3個(gè)典型場景，并對(duì)3個(gè)場景設(shè)置不同的比例，由此分析間歇性電源電量對(duì)浙江公司售電量、售電收入、利潤總額的影響。如表4所示，筆者列出了不同的場景比例得到售電收入、售電利潤可能的取值范圍。（出于保密需要，表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了技術(shù)處理）

2.2對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響

負(fù)荷預(yù)測是配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能否準(zhǔn)確地預(yù)測負(fù)荷是配網(wǎng)規(guī)劃的前提條件。大量間歇性電源發(fā)電并網(wǎng)，加大了其所在區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測難度，改變了既有的負(fù)荷增長模式，增加了配網(wǎng)規(guī)劃、電源布點(diǎn)等工作的難度。同時(shí)對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深刻影響，包括電壓調(diào)整、無功平衡和繼電保護(hù)等在內(nèi)的綜合性問題將影響系統(tǒng)的運(yùn)行。此外，由于大量間歇性電源發(fā)電并網(wǎng)，配網(wǎng)系統(tǒng)需要預(yù)留大量備用容量。所有這些，都是規(guī)劃、設(shè)計(jì)人員不得不考慮的現(xiàn)實(shí)問題。

2.3對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行必須隨時(shí)關(guān)注發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，大量間歇性電源通過中低壓配電網(wǎng)接入，使電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的范圍需要有很大延伸。間歇性電源發(fā)電作為新的發(fā)電模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測的信息類型與傳統(tǒng)發(fā)電模式有所區(qū)別，調(diào)控中心必須對(duì)原有的電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展、升級(jí)，大大延伸了監(jiān)測的范圍。

同時(shí)，大量間歇性電源接入大大增加配網(wǎng)系統(tǒng)故障的可能性，如何實(shí)現(xiàn)故障快速定位與快速隔離成為調(diào)控中心面臨的一個(gè)新的難題。因此，加強(qiáng)技術(shù)手段的應(yīng)用以及管理方法的改進(jìn)，有助于提高調(diào)控中心的快速排障能力。

2.4對(duì)電網(wǎng)檢修的影響

由于風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)都是由建設(shè)單位獨(dú)立運(yùn)維，間歇性電源對(duì)電網(wǎng)檢修的影響更主要體現(xiàn)在光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響，特別是分布式光伏發(fā)電。分布式光伏對(duì)電網(wǎng)檢修的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，大量分布式光伏發(fā)電接入后，如何維持光伏發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，以及在設(shè)備故障發(fā)生后，如何迅速地完成檢修任務(wù)，這對(duì)供電公司運(yùn)檢人員的技術(shù)水平提出了新的要求；其次，對(duì)供電公司進(jìn)行故障責(zé)任的界定帶來了難題?？蛻粲秒娤到y(tǒng)發(fā)生故障后，客戶無法區(qū)分是屬于內(nèi)部光伏設(shè)備故障還是外部電網(wǎng)故障。供電公司檢修人員到場后，需要進(jìn)一步確認(rèn)故障來源。因光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)問題造成用電故障的，應(yīng)由客戶負(fù)責(zé)組織維修；因外部電網(wǎng)出現(xiàn)的故障，則由供電公司檢修人員負(fù)責(zé)排除故障。

3實(shí)現(xiàn)間歇性電源經(jīng)濟(jì)消納的途徑分析

3.1降低購電成本沒有現(xiàn)實(shí)可能性

要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納，首先想到的就是購電成本有沒有降低的可能性。下面對(duì)這一問題進(jìn)行展開分析。

3.1.1光電價(jià)格成本構(gòu)成

在國家層面，根據(jù)國家發(fā)改委最新政策，對(duì)浙江所屬的III類太陽光資源區(qū)，對(duì)光伏電站，標(biāo)桿上網(wǎng)價(jià)格統(tǒng)一為1.0元。高出當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)（含脫硫等環(huán)保電價(jià)）的部分，通過可再生能源發(fā)展基金予以補(bǔ)貼。對(duì)分布式光伏發(fā)電，實(shí)行按照全電量補(bǔ)貼的政策，電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時(shí)0.42元（含稅，下同），通過可再生能源發(fā)展基金予以支付，由電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)付。

在地方政府層面，根據(jù)浙江省政府最新政策文件，對(duì)光伏發(fā)電，在國家規(guī)定的基礎(chǔ)上，省政府再補(bǔ)貼0.1元/千瓦時(shí)。到省內(nèi)各市、縣（區(qū)）層級(jí)，各地政府補(bǔ)貼幅度略有不同。以嘉興市為例，對(duì)市本級(jí)已并網(wǎng)運(yùn)行項(xiàng)目實(shí)行0.1元/千瓦時(shí)的電價(jià)補(bǔ)貼。

3.1.2風(fēng)電價(jià)格成本構(gòu)成

對(duì)風(fēng)電價(jià)格，國家和地方層面現(xiàn)在均沒有電價(jià)補(bǔ)貼。根據(jù)國家發(fā)改委最新政策，對(duì)非招標(biāo)的海上風(fēng)電項(xiàng)目，區(qū)分潮間帶風(fēng)電和近海風(fēng)電兩種類型確定上網(wǎng)電價(jià)。2017年以前（不含2017年）投運(yùn)的近海風(fēng)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)0.85元（含稅），潮間帶風(fēng)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)0.75元。

通過以上分析可知，供電企業(yè)按照標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)統(tǒng)一收購風(fēng)電和光電，在相關(guān)政策文件執(zhí)行期間購電成本是無法降低的。因此，想通過降低購電成本實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納在短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。

3.2有序發(fā)展間歇性電源是經(jīng)濟(jì)消納的必然要求

既然購電成本短期內(nèi)無法降低，而間歇性電源發(fā)展又是大勢所趨，因此，引導(dǎo)間歇性電源有序發(fā)展成為供電公司實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納的必然要求。

一方面，應(yīng)該對(duì)本地區(qū)的風(fēng)電、光電等裝機(jī)容量發(fā)展趨勢作出研判，從宏觀層面把握間歇性電源的發(fā)展趨勢。同時(shí)密切關(guān)注相關(guān)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)，包括國家政策變動(dòng)、風(fēng)電、光伏產(chǎn)品價(jià)格等要素，同時(shí)與間歇性電源企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系，了解其開發(fā)本地間歇性電源的意愿和動(dòng)力，這對(duì)正確預(yù)判本地區(qū)間歇性電源發(fā)展趨勢也非常重要。

另一方面，如前分析，大量間歇性電源接入對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)運(yùn)行、電網(wǎng)檢修產(chǎn)生較大的影響。對(duì)供電公司而言，電網(wǎng)安全運(yùn)行是首要考慮的因素。因此，對(duì)短期內(nèi)大量要求并網(wǎng)發(fā)電的企業(yè)，供電公司應(yīng)該加強(qiáng)引導(dǎo)，深入溝通接入并網(wǎng)方案，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

3.3降低接入運(yùn)維成本是經(jīng)濟(jì)消納的關(guān)鍵所在

通過前述間歇性電源的影響分析可知，大量間歇性電源的接入，對(duì)供電公司而言，必然面臨接入成本、運(yùn)維成本的增加。如何有效降低接入運(yùn)維成本成為供電公司實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)消納的關(guān)鍵所在。

對(duì)風(fēng)力發(fā)電，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)都是由項(xiàng)目建設(shè)單位獨(dú)立運(yùn)維，電力公司無需承擔(dān)相應(yīng)的接入成本和運(yùn)維成本。

對(duì)光伏發(fā)電，降低接入運(yùn)維成本問題稍顯復(fù)雜，需要根據(jù)用戶類型進(jìn)行具體分析。

（1）居民用戶：居民光伏發(fā)電一般只有2-5kW，根據(jù)業(yè)內(nèi)專家經(jīng)驗(yàn)，居民光伏電量是否上網(wǎng)區(qū)別不大，初期接入需要安裝智能電表1只，接入成本不高，但這部分成本完全由電力公司承擔(dān)，無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。

（2）工業(yè)用戶：對(duì)完全自發(fā)自用的工業(yè)用戶，不涉及電網(wǎng)改造，與普通居民用戶較為相似，但對(duì)光伏系統(tǒng)的運(yùn)維，電力公司可與光伏項(xiàng)目開發(fā)單位協(xié)商，由開發(fā)單位負(fù)責(zé)日常運(yùn)維。對(duì)自發(fā)自用余量上網(wǎng)的工業(yè)用戶，一旦大量出現(xiàn)此類用戶，供電公司就需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造，相關(guān)接入成本當(dāng)然由電力公司承擔(dān)，但后期運(yùn)維可由項(xiàng)目投資方或建設(shè)方負(fù)責(zé)，相應(yīng)的成本也由其承擔(dān)，這樣可部分降低供電公司運(yùn)維成本。

（3）大型光伏園區(qū)：大型光伏園區(qū)由于涉及大規(guī)模的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)，需要進(jìn)行變電站和配電自動(dòng)化設(shè)備改造等，這些成本均由電力公司承擔(dān)，但在運(yùn)維方面，可與相關(guān)方協(xié)商，將園區(qū)內(nèi)所有光伏系統(tǒng)由項(xiàng)目建設(shè)方負(fù)責(zé)運(yùn)維，降低供電公司的日常運(yùn)維成本。