光伏電站并網(wǎng)管理分析

張震

摘 要：隨著光伏電站爆發(fā)式發(fā)展，其帶來的控制、送出和消納問題，對電網(wǎng)運行和穩(wěn)定特性影響深刻，因此為保證光伏可持續(xù)發(fā)展，保證發(fā)電企業(yè)、供電公司和地方政府共同利益，更好的服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展，光伏電站并網(wǎng)管理研究勢在必行。本文構(gòu)建基于管理成效、經(jīng)濟效益、社會效益的三級評價指標(biāo)體系，提出基于德爾菲法協(xié)同主成分分析法對光伏電站并網(wǎng)管理指標(biāo)體系模型，并進行了實例驗證。

關(guān)鍵詞：光伏電站；德爾菲法；主成分分析法；并網(wǎng)運行管理

中圖分類號：TM615 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0137-02

當(dāng)前，光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。國際能源署和歐盟的研究中心表明，很可能到2020年，光伏發(fā)電占總發(fā)電量的比重將會提升至2%，2030年更會上升到10%。我國政府部門及電網(wǎng)公司都在積極為分布式電源項目接入電網(wǎng)提供便利條件，以促進可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。與水電、核電和風(fēng)電相比，太陽能的利用更便捷，它受地區(qū)、資源、距離等方面的限制都較小，安全性也比核能要高。成為各國研究及應(yīng)用的熱點之一。我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)伴隨著環(huán)境壓力和強大內(nèi)需得到快速發(fā)展。

“十二五”期間，在國家鼓勵新能源政策出臺，，光伏電站產(chǎn)業(yè)進入快速、蓬勃發(fā)展的新時期，近年來更成爆發(fā)勢增長趨勢。然而光伏電站類型復(fù)雜，其帶來的控制、送出和消納問題，對電網(wǎng)運行和穩(wěn)定特性影響深刻[1]。因此，探索光伏電站并網(wǎng)的優(yōu)化管理，具有較好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

1 光伏電站并網(wǎng)結(jié)構(gòu)c

光伏發(fā)電系統(tǒng)最基礎(chǔ)的元件是光伏電池，由于光伏電池的輸出功率較低，多個電池連接組成光伏陣列時，才可正常運行。影響光伏系統(tǒng)發(fā)電的因素主要為溫度和光照。一般情況下，光照受氣候的影響較大，因此光伏系統(tǒng)的輸出電力不穩(wěn)定[2]。光伏電站并網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，光伏電站并網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括光伏陣列、穩(wěn)壓電容、DC-DC變換器、DC-AC變換器、濾波器及變壓器。由此對光伏電站進行動態(tài)建模[3]，如圖2所示。

2 光伏電站并網(wǎng)管理指標(biāo)體系

針對光伏電站并網(wǎng)管理的當(dāng)前現(xiàn)狀及存在的問題，探索光伏電站并網(wǎng)管理工作中的決定性影響因子，從管理成效、經(jīng)濟效益、社會效益三方面出發(fā)，構(gòu)建出三級指標(biāo)評價體系（如圖3示）。

如圖3所示，并網(wǎng)管理指標(biāo)體系包括：

（1）光伏并網(wǎng)管理成效：光伏并網(wǎng)運行管理、組織管理、協(xié)調(diào)管理、保障管理四方面，分析影響光伏并網(wǎng)管理成效[4]。

（2）光伏并網(wǎng)經(jīng)濟效益：光伏電站建設(shè)項目屬于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同時又是臝利性項目。經(jīng)濟效益評價的本質(zhì)是通過效益和費用的計算，對光伏項目建設(shè)和生產(chǎn)過程中的諸多經(jīng)濟因素進行經(jīng)濟分析和比較，主要從盈利能力、償債能力、營運能力和發(fā)展能力四方面進行評價。

（3）光伏并網(wǎng)社會效益：光伏項目是對太陽能的高效利用，對我國社會的能源節(jié)約，減少排污有著重要意義，具有顯著的社會效益。

3 德爾菲法協(xié)同主成分分析模型

本文構(gòu)建了綜合評價指標(biāo)體系，進行光伏電站并網(wǎng)管理分析，評價指標(biāo)包含了許多定量獲取數(shù)據(jù)的信息，另外還包括一些指標(biāo)需要定量分析。本文利用德爾菲方法[5]構(gòu)建了協(xié)同主成分分析法的模型，模型構(gòu)建的基本原理和評價分析過程如下：

（1）根據(jù)評價體系全面進行相關(guān)指標(biāo)的信息搜集和整理分析，并開展科學(xué)的評估、分析處理。

（2）根據(jù)德爾菲法的基本原理，分析指標(biāo)體系中的各層級的指標(biāo)的重要性，并構(gòu)建指標(biāo)重要性的判斷矩陣。利用主成分分析進行指標(biāo)的打分、計算、分析和研究。

（3）針對評價問題的要求和特點，以確定綜合評價的評分分級。

（4）通過分析上面計算出的的權(quán)重的數(shù)量。采用數(shù)學(xué)方法逐一計算出綜合評分。得出評價體系的評價結(jié)論。

4 光伏電站并網(wǎng)管理分析

采用德爾菲法對某光伏電站項目實際情況進行評分，從事光伏電站相關(guān)技術(shù)研究的七名研究員構(gòu)成了本次調(diào)查問卷的填寫者，填寫者綜合考慮指標(biāo)影響度、所產(chǎn)生的社會效益、經(jīng)濟效益等各評價指標(biāo)進行綜合打分，評價等級中優(yōu)秀、良好、一般、差分別對應(yīng)85-100、70-85、60-70及60以下。

基于四等級打分原則，采用德爾菲法對管理成效指標(biāo)進行打分，如表1所示。

根據(jù)SPSS軟件計算結(jié)果，選用四個成分用以分析光伏并網(wǎng)管理的管理成效指標(biāo)。

可見，主成分反映了組織管理效益，即組織機構(gòu)、電站運行頻率與崗位職責(zé)的綜合效應(yīng)；反映了外送通道與裝機容量的匹配率和政府重視度的綜合效應(yīng)。反映了就地消納比率、區(qū)域光伏限定比率等指標(biāo)效應(yīng)；反映了協(xié)調(diào)管理效益。即光伏激勵方面相關(guān)政策、相關(guān)設(shè)備和能力匹配率等指標(biāo)效應(yīng)。

同理可得，對于經(jīng)濟效益指標(biāo)分析，主成分反映了凈利潤和總資產(chǎn)増長率以及負債率三個指標(biāo)綜合效應(yīng)；主成分反映了項目流動比率、內(nèi)部收益率和流動資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率等三個指標(biāo)的綜合效應(yīng)。反映了投資能力，反映了協(xié)調(diào)管理效益。

對于社會濟效益指標(biāo)分析，主成分F1是節(jié)能效果、減少環(huán)境污染與提高就業(yè)率三個指標(biāo)的綜合效應(yīng)。主成分F2反映了發(fā)展產(chǎn)業(yè)和土地增值效益的綜合效應(yīng)。

對該光伏電站項目的綜合評價分析表明，該光伏項目所在地的太陽光資源條件豐富，且項目承辦單位設(shè)計能力強。管理單位對光伏項目并網(wǎng)運行管理水平較好，綜合社會效益較強。能夠為區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步、人民生活水平的提高帶來較好的拉動作用。綜上所述，該光伏電站項目具有很好的利用和開發(fā)能力。但因為存在一些主要問題有：該項目整體所獲經(jīng)濟效益一般。整體的收益水平和經(jīng)濟獲利性受到了影響。受影響因素有投資凈現(xiàn)值及內(nèi)部收益率等。

5 結(jié)語

“十二五”期間，在國家鼓勵新能源政策出臺，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)進入快速、蓬勃發(fā)展的新時期，然而光伏電站類型復(fù)雜，其帶來的控制、送出和消納問題，對電網(wǎng)運行和穩(wěn)定特性影響深刻，為評價光伏電站并網(wǎng)項目的管理情況，本文建立了光伏電站并網(wǎng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型，提出了經(jīng)濟效益、管理成效、社會效益的指標(biāo)評價體系，構(gòu)建了德爾菲協(xié)同主成分分析的管理評價模型，并針對某實際光伏電站進行分析。從體系中27個評價指標(biāo)中篩出影響光伏并網(wǎng)項目的10個主要成分，總結(jié)出光伏項目在并網(wǎng)管理、經(jīng)濟發(fā)展、社會性方面的綜合效益。

參考文獻

[1]趙爭鳴，雷一，賀凡波，等.大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，35（12）：101-107.

[2]謝寧，羅安，陳燕東，等.大型光伏電站動態(tài)建模及諧波特性分析[J].中國電機工程學(xué)報， 2013（36）：10-17.

[3]陳權(quán)，李令冬，王群京，等.光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真建模及對配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013，28（3）：241-247.

[4]鐘朋園.內(nèi)蒙古風(fēng)電并網(wǎng)管理評價體系及相關(guān)機制研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

[5]趙高強.大規(guī)模風(fēng)電項目開發(fā)及并網(wǎng)運營優(yōu)化管理研究[D].華北電力大學(xué)，2013.