光伏扶貧地區(qū)分布式開發(fā)利用及消納研究

周鵬程 ，王晟嫣，陳威成 ，吳南南 ，劉 澄

（1.華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206；2.南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇 南京 211000）

0 引言

光伏扶貧作為國(guó)務(wù)院扶貧辦確定實(shí)施的 “十大精準(zhǔn)扶貧工程”之一，是實(shí)施精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧的重要舉措，是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)扶貧的有效措施，是造福貧困地區(qū)、貧困群眾的民生工程［1-3］。黨的十八大以來，中共中央結(jié)合能源產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，積極探索發(fā)展光伏扶貧模式。2014年，啟動(dòng)了光伏扶貧試點(diǎn)工作，2015年下達(dá)了安徽、河北、山西、寧夏、甘肅、青海共6省（區(qū)）光伏扶貧試點(diǎn)專項(xiàng)建設(shè)規(guī)模150萬kW。2016年，國(guó)務(wù)院扶貧辦和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施光伏發(fā)電扶貧工作的意見》，光伏扶貧在全國(guó)全面展開。截至2018年9月，累計(jì)下達(dá)光伏扶貧規(guī)模1544萬kW，已在全國(guó)26個(gè)?。▍^(qū)、市）建成并網(wǎng)光伏扶貧項(xiàng)目1363萬kW，累計(jì)幫扶224萬建檔立卡貧困戶［4］。光伏扶貧項(xiàng)目開啟了扶貧開發(fā)由“輸血式扶貧”向“精準(zhǔn)扶貧”的轉(zhuǎn)變，一次投入、長(zhǎng)期受益。從光伏產(chǎn)業(yè)角度看，實(shí)現(xiàn)了拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、光伏應(yīng)用與農(nóng)村資源的有效利用。

鑒于此，本文對(duì)光伏扶貧地區(qū)分布式開發(fā)利用及消納的相關(guān)問題進(jìn)行了研究。首先梳理了我國(guó)分布式光伏的扶貧政策、補(bǔ)貼政策、消納政策；其次，分析了扶貧地區(qū)分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量、可靠運(yùn)行、諧波抑制的影響；再次，研究了光伏扶貧地區(qū)分布式光伏的接入模式、建設(shè)模式和投運(yùn)模式，并分析了扶貧地區(qū)分布式光伏的成本收益指標(biāo)；最后，提出了光伏扶貧地區(qū)分布式光伏發(fā)展保障策略。

1 我國(guó)分布式光伏相關(guān)政策梳理研究

1.1 分布式光伏扶貧政策分析

2014年10月，國(guó)務(wù)院扶貧辦和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于組織開展光伏扶貧工程試點(diǎn)工作的通知》（國(guó)能新能〔2014〕495 號(hào)），提出在山西、安徽、甘肅、青海、寧夏等6?。▍^(qū)）37個(gè)縣開展試點(diǎn)?！锻ㄖ分赋鲆ㄟ^支持片區(qū)縣和國(guó)家扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣內(nèi)已建檔立卡貧困戶安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，增加貧困人口基本生活收入；要因地制宜，利用貧困地區(qū)荒山荒坡、農(nóng)業(yè)大棚等建設(shè)光伏電站，增加貧困人口收入。

2016年12月，國(guó)家能源局印發(fā)《太陽(yáng)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（國(guó)能新能〔2016〕354 號(hào)）［5］，明確大力推進(jìn)分布式光伏扶貧、鼓勵(lì)建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)工程、創(chuàng)新光伏扶貧模式等多種開展光伏扶貧工作的重點(diǎn)任務(wù)和政策意見。

2018年3月，國(guó)務(wù)院扶貧辦和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā) 《光伏扶貧電站管理辦法》（國(guó)能發(fā)新能〔2018〕29號(hào)）［6］，該辦法明確光伏扶貧是資產(chǎn)收益扶貧的有效方式，是產(chǎn)業(yè)扶貧的有效途徑；明確光伏扶貧電站原則上應(yīng)在建檔立卡貧困村按照村級(jí)電站方式建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)光伏扶貧工作規(guī)范化，切實(shí)保障光伏扶貧實(shí)施效果發(fā)揮重要作用。

1.2 分布式光伏補(bǔ)貼政策分析

2017年12月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于2018年光伏發(fā)電項(xiàng)目?jī)r(jià)格政策的通知》（發(fā)改價(jià)格規(guī)〔2017〕2196號(hào)），該通知規(guī)定，降低2018年1月1日之后投運(yùn)的光伏電站標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類資源區(qū)標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)分別調(diào)整為0.55元/kWh，0.65元/kWh，0.75元/kWh（含稅）。自2019年起，納入財(cái)政補(bǔ)貼年度規(guī)模管理的光伏發(fā)電項(xiàng)目全部按投運(yùn)時(shí)間執(zhí)行對(duì)應(yīng)的標(biāo)桿電價(jià)。2018年全國(guó)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)如表1所示。

表1 2018年全國(guó)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià) 元/kWh

1.3 分布式光伏消納政策分析

2015年10月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于開展可再生能源就近消納試點(diǎn)的通知（暫行）》（發(fā)改辦運(yùn)行〔2015〕2554號(hào)），該通知明確，在可再生能源富集地區(qū)，一方面要積極加強(qiáng)輸電通道和配電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)可再生能源外送，擴(kuò)大消納范圍；另一方面要以可再生能源為主、傳統(tǒng)能源調(diào)峰配合形成局域電網(wǎng)，減少外送線路建設(shè)需求，促進(jìn)可再生能源積極消納的良性循環(huán)。

2016年3月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《可再生能源發(fā)電全額保障性收購(gòu)管理辦法》（發(fā)改能源〔2016〕625號(hào)），該辦法提出了保障性收購(gòu)電量和市場(chǎng)交易電量的劃分，在通過計(jì)劃方式優(yōu)先安排一部分保障性發(fā)電量，保障可再生能源項(xiàng)目合理收益的同時(shí)，使其超出保障性范圍的發(fā)電量參與市場(chǎng)交易。

2018年10月，國(guó)家能源局印發(fā)《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020 年）》（發(fā)改能源規(guī)〔2018〕1575號(hào)）［7］，該計(jì)劃提出了更加有力有效促進(jìn)清潔能源消納的措施，形成全社會(huì)促進(jìn)清潔能源消納的工作合力，推動(dòng)建立清潔能源消納的長(zhǎng)效機(jī)制，為促進(jìn)清潔能源高質(zhì)量發(fā)展、推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供可靠保障。

2 扶貧地區(qū)分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)影響

2.1 對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響分析

1）造成電壓偏差。隨著大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)，電力網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改變必然會(huì)引起饋線中傳輸功率值和方向發(fā)生變化，并影響穩(wěn)態(tài)電壓分布。當(dāng)分布式光伏電源接入時(shí)，將減少線路上的電壓損失。將分布式光伏接入到配電系統(tǒng)末端時(shí)，甚至?xí)Ц呦到y(tǒng)末端電壓。分布式電源接入后電壓相量如圖1所示。

圖1 分布式電源接入后電壓相量圖

2）引起電壓波動(dòng)。分布式光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)，因其短路容量相對(duì)較小，在功率波動(dòng)時(shí)也將產(chǎn)生較大的電壓變化［8］。通過采用功率追蹤控制，有效提升分布式光伏發(fā)電的效率。當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，輸出功率隨之變動(dòng)，從而引起電壓波動(dòng)。

2.2 對(duì)配電網(wǎng)可靠運(yùn)行的影響分析

隨著大規(guī)模分布式光伏接入配電網(wǎng)，配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和潮流分布發(fā)生改變，從放射狀的網(wǎng)絡(luò)變成一個(gè)由電源和用戶交互的有源網(wǎng)絡(luò)，因此，系統(tǒng)供電可靠性分析模型和計(jì)算方法發(fā)生了變化［9］。一方面，分布式光伏接入配電系統(tǒng)，增加了對(duì)負(fù)荷點(diǎn)的供電路徑，系統(tǒng)可靠性指標(biāo)有所改善；另一方面，分布式光伏隨機(jī)功率本身具有較大的不確定性，又會(huì)對(duì)系統(tǒng)可靠性造成不利影響。

2.3 對(duì)配電網(wǎng)諧波抑制的影響分析

分布式光伏通過功率變換器并網(wǎng)接入并向電力系統(tǒng)注入諧波電流，導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)畸變，進(jìn)而可能引起系統(tǒng)間發(fā)生并聯(lián)諧振現(xiàn)象。此外，分布式光伏的諧波電流含量也與并網(wǎng)接入系統(tǒng)的光伏發(fā)電容量相關(guān)［10］。一般來說，分布式光伏滲透率越高，則同一饋線沿線各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的諧波畸變?cè)酱?；若分布式光伏的接入位置越靠近線路末端，則總諧波畸變率越大。因此，需要對(duì)電力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行仿真模擬，明確諧波電流分布情況，限制接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電容量［11］。

3 光伏扶貧地區(qū)分布式建設(shè)與投運(yùn)模式研究

3.1 光伏扶貧地區(qū)分布式項(xiàng)目建設(shè)模式

1）戶用光伏發(fā)電扶貧。利用農(nóng)戶屋頂或院落建設(shè)千瓦級(jí)的戶用光伏系統(tǒng)，投資由中央政府、地方政府和貧困戶各承擔(dān)1/3，系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)和發(fā)電收益均歸貧困戶所有，農(nóng)戶負(fù)責(zé)日常清掃，運(yùn)維公司負(fù)責(zé)專業(yè)維護(hù)。通過戶用式光伏電站建設(shè)，幫助貧困戶建立了穩(wěn)定、便捷、長(zhǎng)久的增收脫貧項(xiàng)目。

2）村級(jí)光伏電站扶貧。建檔立卡貧困村，以村集體為主體，利用集體土地建設(shè)千瓦級(jí)的小型光伏電站，投資由地方政府和貸款投入，電站產(chǎn)權(quán)、發(fā)電收益歸村集體共有，光伏運(yùn)維企業(yè)和村集體負(fù)責(zé)專業(yè)維護(hù)。

3）集中式光伏電站扶貧。利用荒廢土地建設(shè)集中式地面光伏電站，投資企業(yè)擁有光伏電站產(chǎn)權(quán)，并將部分收益返還給貧困戶。此外，貧困戶還可通過出租土地和在電站工作獲取收入。

4）光伏農(nóng)業(yè)扶貧。光伏農(nóng)業(yè)扶貧包括但不限于太陽(yáng)能光伏農(nóng)業(yè)大棚、太陽(yáng)能動(dòng)力水泵、太陽(yáng)能殺蟲燈和太陽(yáng)能光伏養(yǎng)殖場(chǎng)等模式。對(duì)于大型集中式農(nóng)—光互補(bǔ)、漁—光互補(bǔ)電站，可發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)、餐飲業(yè)，拓寬農(nóng)戶收入渠道。

3.2 光伏扶貧地區(qū)分布式投資運(yùn)營(yíng)模式

1）政府貼息模式。在農(nóng)戶自籌資金上，以貧困戶自籌為主，同時(shí)根據(jù)農(nóng)戶自身情況采取不同的幫扶措施。對(duì)尚無籌資能力的貧困戶，采用小額貸款或互助資金等方式解決，并從每年的發(fā)電受益中逐年償還，由地方政府給予貼息支持；村集體光伏電站，由地方政府投資公司統(tǒng)貸統(tǒng)還，分若干年從發(fā)電受益中償還，政府貼息。

2）政府補(bǔ)貼模式。貧困戶只需要承擔(dān)1/3的建設(shè)費(fèi)用，其余由地方政府出資，光伏電站產(chǎn)權(quán)及收益均歸貧困戶所有。地方政府建立光伏發(fā)電扶貧項(xiàng)目運(yùn)維專項(xiàng)資金，采購(gòu)技術(shù)服務(wù)，選擇技術(shù)實(shí)力優(yōu)勢(shì)企業(yè)，成立光伏發(fā)電運(yùn)維中心，建立遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電終端數(shù)據(jù)瞬時(shí)采集和故障的及時(shí)排除，并集中購(gòu)買光伏發(fā)電設(shè)備保險(xiǎn)，確保光伏扶貧項(xiàng)目正常運(yùn)行。

4 光伏扶貧地區(qū)分布式成本效益研究

4.1 扶貧地區(qū)分布式光伏成本項(xiàng)分析

4.1.1 直接成本費(fèi)用

直接成本費(fèi)用主要包括建設(shè)分布式設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、施工和安裝費(fèi)、項(xiàng)目管理咨詢費(fèi)、土地占用費(fèi)用等初始投資項(xiàng)目成本。

4.1.2 間接成本費(fèi)用

間接成本費(fèi)用主要包括了配電網(wǎng)備用成本、配電系統(tǒng)接入和改造成本、分布式設(shè)備回收的環(huán)境成本等。

1）配電網(wǎng)備用成本。隨著大規(guī)模分布式光伏接入，提供備用裝機(jī)的常規(guī)電源和相應(yīng)電壓等級(jí)電網(wǎng)需擴(kuò)大規(guī)模，為配電系統(tǒng)提供備用和常規(guī)機(jī)組的發(fā)電成本可視為分布式光伏的備用成本。

2）配電系統(tǒng)接入和改造成本。當(dāng)分布式光伏并網(wǎng)接入容量超出配電網(wǎng)的接納能力范圍時(shí)，配電網(wǎng)不得不為分布式電源進(jìn)行線路、變壓器、開關(guān)等設(shè)備的改造。

3）分布式設(shè)備回收環(huán)境成本。分布式設(shè)備壽命期結(jié)束回收時(shí)可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的影響，即使該成本難以量化，但也屬于間接成本費(fèi)用。

4.2 扶貧地區(qū)分布式光伏收益項(xiàng)分析

4.2.1 直接收入收益

直接收入收益主要包括分布式光伏電費(fèi)收入收益和政府補(bǔ)貼收益。電費(fèi)收入收益包括光伏扶貧戶自發(fā)自用節(jié)約的電費(fèi)和多余上網(wǎng)的售電收入；政府補(bǔ)貼收益包括一次性投資補(bǔ)貼或電價(jià)補(bǔ)貼。

4.2.2 間接收入收益

間接收入收益主要包括減少用戶停電損失收益、延緩配電網(wǎng)改造效益、減少線損產(chǎn)生的效益以及節(jié)能和環(huán)境效益。

1）減少用戶停電損失收益。用戶負(fù)荷點(diǎn)的供電可靠性（在一定范圍內(nèi)）會(huì)隨著分布式光伏的接入而提升，有效降低了因停電造成的損失，間接為用戶帶來了收益。

2）延緩配電網(wǎng)改造效益。分布式光伏并網(wǎng)接入有效緩解了配電網(wǎng)升級(jí)改造的壓力，降低負(fù)荷變壓器的負(fù)載率，延長(zhǎng)配電網(wǎng)的壽命周期。

3）減少線損產(chǎn)生的效益。扶貧地區(qū)的分布式光伏可就地消納，有效減少電能傳輸距離，降低了配電網(wǎng)線損率。

4）節(jié)能和環(huán)境效益。該收益項(xiàng)主要包括節(jié)能代替火電機(jī)組發(fā)電而減少的耗煤成本和污染物（CO2、NOx、硫化物等）的減排效益。

綜上所述，扶貧地區(qū)分布式光伏成本收益項(xiàng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 扶貧地區(qū)分布式光伏成本收益項(xiàng)構(gòu)成

5 光伏扶貧地區(qū)分布式發(fā)展保障策略

5.1 建立光伏扶貧發(fā)電補(bǔ)貼動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制

實(shí)現(xiàn)分布式光伏的快速健康發(fā)展，既要保持一定水平的激勵(lì)程度，鼓勵(lì)投資者投資項(xiàng)目，又要防止過度激勵(lì)，造成市場(chǎng)過熱。建議國(guó)家有關(guān)部門建立分布式光伏扶貧發(fā)電補(bǔ)貼政策定期評(píng)估機(jī)制，委托第三方機(jī)構(gòu)開展定期評(píng)估，綜合考慮分布式光伏發(fā)電成本、項(xiàng)目盈利水平和規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)度，每年末提出下一年度補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整方案并適時(shí)公布，形成每千瓦時(shí)發(fā)電補(bǔ)貼逐年、次降低的機(jī)制，做到盡可能多的補(bǔ)貼分布式光伏發(fā)電量，促進(jìn)光伏發(fā)電上網(wǎng)價(jià)格逐步達(dá)到常規(guī)電價(jià)水平。

5.2 完善光伏扶貧規(guī)劃與補(bǔ)貼資金聯(lián)動(dòng)機(jī)制

為落實(shí)國(guó)家規(guī)劃的分布式光伏扶貧工作發(fā)展目標(biāo)，建議有關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)努力做到可再生能源基金應(yīng)收盡收、挖掘潛力。更為重要的是，國(guó)家在制定分布式光伏扶貧工作規(guī)劃的同時(shí)，應(yīng)對(duì)補(bǔ)貼資金來源做出安排，對(duì)電價(jià)上調(diào)有合理預(yù)期，避免出現(xiàn)光伏扶貧規(guī)劃與補(bǔ)貼資金措施不相協(xié)調(diào)。

5.3 鼓勵(lì)電網(wǎng)接入分布式光伏扶貧激勵(lì)機(jī)制

一方面，應(yīng)維持現(xiàn)有成本分?jǐn)偡绞讲蛔?。考慮到分布式并網(wǎng)成本分?jǐn)偣芾淼某杀竞涂刹僮餍?，建議仍然維持現(xiàn)有并網(wǎng)成本分?jǐn)偡绞?，仍由電網(wǎng)企業(yè)向所有分布式扶貧光伏項(xiàng)目業(yè)主，按照國(guó)家政策要求，提供優(yōu)惠并網(wǎng)服務(wù)條件，簡(jiǎn)化并網(wǎng)成本分?jǐn)偣芾?。另一方面，?yīng)建立健全電網(wǎng)企業(yè)并網(wǎng)成本疏導(dǎo)機(jī)制。對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)支持分布式扶貧光伏發(fā)展所投入的成本，納入國(guó)家可再生能源基金補(bǔ)償范圍，由國(guó)家組織相關(guān)科研機(jī)構(gòu)研究確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)裝機(jī)容量或發(fā)電量，定期支付給電網(wǎng)企業(yè)。

6 結(jié)語

光伏扶貧地區(qū)大多為偏遠(yuǎn)山區(qū)，電力負(fù)荷僅為照明等居民生活用電，光伏電量就地消納能力不足，且主網(wǎng)網(wǎng)架較為薄弱，電網(wǎng)建設(shè)成本巨大，難以有效送出。建議依托智能微電網(wǎng)技術(shù)，探索利用山區(qū)庫(kù)容式小水電站進(jìn)行儲(chǔ)能和調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和小水電互補(bǔ)，同時(shí)開展冬季供熱的電能替代工作，對(duì)于采用木柴、銅碳等化石燃料直接燃燒作為取暖方式的用戶進(jìn)行電氣化改造，挖掘負(fù)荷側(cè)用電潛力。

對(duì)于光伏扶貧地區(qū)建立的千瓦級(jí)的戶用式光伏電站，在檢修安全、潮流分布、電壓線損等方面控制難度極大，對(duì)配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平提出了極高要求。同時(shí)，由于運(yùn)維管理上的差異，不同貧困戶之間的收益也存在較大差異。因此，對(duì)于分布式光伏電站的建設(shè)應(yīng)充分考慮電網(wǎng)的消納、承受能力，統(tǒng)一規(guī)劃、合理建設(shè)、科學(xué)運(yùn)行，杜絕分布式光伏電站的無序發(fā)展。