分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對西藏電網(wǎng)的影響探究

西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測設計研究院 西藏 拉薩 850000

1 引言

電力是人們生活的必需品,在行業(yè)領域中也存在不可替代的作用。隨著時代的發(fā)展,人們的生活水平提升,對電力的需求增加,這也帶來一定問題。面對能源短缺和用電需求增加的趨勢,再加上生態(tài)文明建設的要求,傳統(tǒng)的火電發(fā)電模式正在實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級,而新型發(fā)電模式也在逐漸普及,比如光伏發(fā)電,利用光能進行發(fā)電,而這個過程相對來說污染較低,生態(tài)效益較高,而且可以緩解社會上面對的能源壓力。分布式光伏發(fā)電是一種特殊的發(fā)電布局形式,是相對于集中發(fā)電提出的概念,簡單點說就是利用各種設備設施實現(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,國家提高了對于這類項目產(chǎn)業(yè)的支持力度,促使相關行業(yè)回暖。因為項目產(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)之后會給當?shù)仉娋W(wǎng)帶來一些影響。本次就以西藏電網(wǎng)為例進行分析。

2 光伏發(fā)電發(fā)展背景

光伏發(fā)電是利用特殊設備將太陽能轉(zhuǎn)變成電能的方式,因為其作用效應的特殊性,所以其關鍵是光學電池相互作用和串聯(lián)打造成的發(fā)電組件,再配合使用其他設備,就可以支持太陽能發(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)的電能類型,這樣可以將發(fā)的電聯(lián)系到電網(wǎng)上,實現(xiàn)輸電。實踐中可以看出,光伏發(fā)電相對來說比較靈活,如果當時的日照較強,系統(tǒng)不僅能夠支持交流負載供電,還可以將余下的電能并入電網(wǎng);如果當日的日照不夠充足,系統(tǒng)難以支撐對負載的電能供應,此時可以反過來從電網(wǎng)中獲取電能進行供應。同時,因為使用的能源是光能,本身屬于不會衰竭的能源,而且能源本身無污染,發(fā)電過程中的污染可以控制,總結(jié)來說生態(tài)效益和社會效益都很可觀。相對于火電的嚴重污染,風電、水電的地域性限制,光能發(fā)電更具優(yōu)勢,而且對于地區(qū)的要求不高,只要有光能,就可以借助設備發(fā)電。

3 國內(nèi)分布式光伏發(fā)電發(fā)展目標和現(xiàn)狀

3.1 目標 對于光伏發(fā)電的發(fā)展目標,能源部門對此有明確的規(guī)劃,具體來說就是能源領域的“十三五”規(guī)劃,在規(guī)劃中指出,到2020年,在光伏方面,目標是發(fā)展60GW以上,并且爭取平價上網(wǎng)。因為全球范圍內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)都在改變,國際之間的競爭形勢更加嚴峻,經(jīng)過“十二五”的發(fā)展,在這個領域面臨可持續(xù)能源出現(xiàn)瓶頸、新能源研發(fā)不足等問題,國內(nèi)能源體系運行效率較低,整合度不足,促進轉(zhuǎn)型升級的動力較差。對此,國家提出“十三五”規(guī)劃,而分布式光伏發(fā)電是其中一項重點內(nèi)容,并提出關于其發(fā)展的具體多項目標,包括各類發(fā)電形式的總裝機容量的目標。在這些基礎上,還要求突破當前的發(fā)電技術(shù),盡量降低光伏發(fā)電的成本,擴大分布式發(fā)電的覆蓋范圍,實現(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)領域模式的實現(xiàn),積極與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,比如旅游、農(nóng)業(yè)等,實現(xiàn)復合型發(fā)展。另外爭取在用戶側(cè)實現(xiàn)平價上網(wǎng)。同時規(guī)劃要求在各個地區(qū)建設該項目相關的示范區(qū),目標設定為到2020年建成100個,要求實現(xiàn)多種方式的項目落成形式,并擴大覆蓋率,提高對于光能的利用水平。

3.2 現(xiàn)狀 過去五年,分布式光伏發(fā)電累計裝機容量持續(xù)增長,新增表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。截止到2020年6月,累計裝機達到2.16億kW,分布式為0.67億kW。2019年累計為6263萬k W,相比前一年增加了23.8%,同時2019年分布式占全國發(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443.5萬kW。相對來說,該項目的補貼降幅遠低于集中式發(fā)電站,利潤相對豐厚,有良好的發(fā)展前景。當前應用的項目落地模式有戶用式、村級小型光伏電站、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)展領域”

隨著國家逐漸出臺相關分布式光伏發(fā)電的政策,后者得到大力投資和快速建設,實現(xiàn)裝機容量等方面的逐漸增長。但是這項工程對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。

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀 西藏有著十分豐富的光能條件,是世界上太陽輻射最為強烈的地區(qū),所以進行光能發(fā)電頗具優(yōu)勢,也有助于實現(xiàn)行業(yè)化發(fā)展。因為當前世界上能源短缺,氣候變暖趨勢和環(huán)境污染趨勢嚴重,能源結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革新,對于綠色能源的開發(fā)和利用更為世界各地的重點。對西藏來說,進行光能開發(fā)擁有極其積極的作用。近年來,在國家的大力支持下,西藏地區(qū)先后實行“陽光計劃”、“科學之光計劃”等項目和工程,大力推動了光能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當前西藏地區(qū)的光伏發(fā)電項目已比較完善,到2019年,相關項目的累計裝機容量110萬kWh。但是西藏地區(qū)的光伏消納問題比較突出,棄光率較高,達到24.1%。分析光能發(fā)電的應用,西藏在照明、取暖等方面有比較廣泛的應用,在很大程度上便利了群眾的生活。而且光能資源十分充足,也無污染,所以可滿足可持續(xù)發(fā)展目標。

4.2 發(fā)展領域 對于西藏地區(qū)光伏發(fā)電的應用領域,有六個方面:一是推動太陽能光熱技術(shù)的研究和應用,西藏地區(qū)對于太陽能供熱方面有比較完善的技術(shù)體系,但對于采暖方面的研究處于起步階段,所以要深入研究太陽能光熱技術(shù),可以減輕對一次性能源的使用。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,對于綠色節(jié)能工作的發(fā)展前景廣闊。三是研究電動汽車光伏充電技術(shù),西藏地區(qū)優(yōu)厚的太陽能資源可以為電動汽車的推廣帶來很大的便利,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容量,還可以為建設美麗西藏做出貢獻。四是建設與其他能源方式互補的發(fā)電模式,比如風光互補。這樣依靠風能和光能,可支持24h不間斷發(fā)電,充分利用兩類資源,解決邊遠牧區(qū)、哨所以及無電地區(qū)的用電。五是完善運維機制,對于光伏發(fā)電項目的落地,還需要做好運維管理,完善相應機制,尤其是對于西藏地區(qū),要建立特殊的產(chǎn)品驗收標準,并對廢棄的設備組件實施無害化處理。六是引進新型太陽能技術(shù)和產(chǎn)品,要充分發(fā)揮出西藏地區(qū)的太陽能資源豐富的優(yōu)勢,積極引進新型的太陽能技術(shù)和產(chǎn)品。

5 并網(wǎng)對西藏電網(wǎng)的影響與建議

一是并網(wǎng)技術(shù)的影響,該系統(tǒng)的接入點數(shù)量較多,而且分布比較分散,并網(wǎng)后,形成復雜的關系網(wǎng)絡,并且節(jié)點之間都有關聯(lián),影響穩(wěn)定運行。二是輸送能力有限,這是主要的制約因素,因為其存在明顯的消納問題。對于這項問題的解決,需要打通西部到東部的電力輸送通道,擴大電能覆蓋范圍,促進西部和東部地區(qū)的電力聯(lián)系,擴大輸送覆蓋區(qū)域,提高輸送能力。

5.1 影響

一是技術(shù)影響。并網(wǎng)后帶來的技術(shù)影響有多個方面。對于并網(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、運輸、存儲和分配于一體的新型電力交換系統(tǒng),所以會出現(xiàn)對并網(wǎng)容量限制的問題;對配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的影響,接入電力后,配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)從過去的放射型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多點原結(jié)構(gòu),所以傳統(tǒng)的電壓調(diào)整策略不再適用;影響繼電保護的職能發(fā)揮,如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障,會帶來短路問題,而這會改變設施的靈敏度,給整定計算增加了難度,特別是接入多個節(jié)點時,影響情況更加復雜;對自動化運行的影響,系統(tǒng)中有大量的設備是自動運行的,并網(wǎng)之后會給這些設備產(chǎn)生影響,比如自動重合閘等設備;會改變供電可靠性,其繼電保護之間的關系,安裝位置、容量、并入方式等都會降低可靠性;會降低電能質(zhì)量,主要是并入后會影響電壓波動。

二是經(jīng)濟影響。按照國家電網(wǎng)公司公開的針對分布式光伏發(fā)電的意見要求,西藏電網(wǎng)承擔并入后的接入系統(tǒng)建設、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,一旦進行電網(wǎng)改造,將是一項比較巨大的工程,會大大增加電網(wǎng)公司的投入。還有一點,該項目本身自發(fā)自用的部分會影響售電量。比如如果用戶自發(fā)自用的電力占全部項目發(fā)電量的1/5左右,按20萬kW計算,每年電網(wǎng)公司的年居民用戶、一般商業(yè)用戶售電量會分別減少1億kWh和1.2億kWh左右,二者帶來的毛利潤將減少幾千萬元。

三是運營管理影響。按照國家電網(wǎng)的要求,對于分布式光伏并網(wǎng)有出臺專門的管理規(guī)定,明確詳細的管理原則、標準規(guī)范等。但是在實際實施過程中,出現(xiàn)一些問題。第一,一些關鍵環(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。主管部門沒有對此出臺項目核準、并網(wǎng)接入、上網(wǎng)交易等方面的實際規(guī)定,也沒有出臺技術(shù)標準,相應需要簽訂的書面協(xié)議,比如合同等,都不太完善;第二,管理模式和人員隊伍能力無法滿足要求,人員技術(shù)能力普遍存在不足,難以適應并網(wǎng)后的管理要求,比如相應基礎設施建設與實際需求的矛盾十分突出;第三,輿論宣傳不足,媒體對于該項目優(yōu)勢的宣傳力度不足,很多人對此不太了解,因為擔心安全性不強、技術(shù)性支持不足、可能浪費或出現(xiàn)盲目要錢等問題,所以應用方面存在不太樂意的行為。

5.2 建議 為了進一步推動分布式光伏發(fā)電的健康發(fā)展,落實起在西藏地區(qū)的優(yōu)勢作用,實現(xiàn)更加完善的并網(wǎng)操作,電網(wǎng)單位要加強與地方政府的溝通合作,爭取有利的政策支持,同時加強輿論宣傳,引導資本作出正確決策和合理投資,對內(nèi)也要繼續(xù)完善管理要求和技術(shù)標準,優(yōu)化并網(wǎng)資源的配置。

對于技術(shù)方面影響的解決建議:相關單位要密切關注西藏政府和國家出臺的并網(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;同時針對相關并網(wǎng)技術(shù)的規(guī)定進行細化和明確,統(tǒng)一技術(shù)要求與標準,要求相關用戶嚴格按照標準要求進行實施,起碼在西藏地區(qū),要實行統(tǒng)一的標準,避免出現(xiàn)同一地區(qū)上網(wǎng)標準不一致的問題;借助大數(shù)據(jù)技術(shù)加強對并網(wǎng)項目運行數(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,分析存在的問題,并進行解決和優(yōu)化;同時要科學應對配電網(wǎng)運維管理工作,制定科學的工作制度,建立長效機制。這里可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)建立運維一體化系統(tǒng),實現(xiàn)自動化管理;加強對當?shù)仉娏σ?guī)劃的研究,提高系統(tǒng)對新能源的適應性,滿足全額消納的政策要求,減少電力消納問題的出現(xiàn)。

對于經(jīng)濟方面影響的建議:主要是強化該項目優(yōu)勢的宣傳,尤其是對于當?shù)厣鷳B(tài)和社會效益的提升方面,謀求地政府出臺科學的推行制度,提供政府方面的強力支持;加強當?shù)貙τ诜植际焦夥l(fā)電因地制宜使用的相關輿論宣傳,按照當?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,引導投資者積極進行投資,推動當?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,實現(xiàn)復合型發(fā)展,這樣也能更好的發(fā)揮分布式光伏項目的優(yōu)勢,因地制宜的促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

對于運營管理方面影響的建議:電網(wǎng)要借助云計算、人工智能等先進技術(shù)的應用,加快推進智能電網(wǎng)建設,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;加強對當前已并網(wǎng)的項目的總結(jié)與評估,分析存在的不足之處,并對現(xiàn)行規(guī)定與流程進行及時修訂與完善;合理配置并網(wǎng)服務涉及部門與人員,加強對于分布式光伏發(fā)電的了解,提升業(yè)務能力水平,從而積極應對光伏發(fā)電業(yè)務增長帶來的人才和工作需求;關注對從業(yè)人員崗位能力的提升與培養(yǎng),尤其是對于在當?shù)氐男麄魍茝V方面,要能夠為有意向的用戶提供技術(shù)支持,能夠使用戶理解這個項目的現(xiàn)實意義,認可項目開展,并能指導用戶科學使用和建設該項目。另外,還要在西藏地區(qū)加強宣傳和推廣,重點提出這個項目對于當?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的積極影響,鼓勵群眾積極參與。

6 結(jié)束

光伏發(fā)電利用太陽能資源進行發(fā)電,可以減少對傳統(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)電是一類比較便利的技術(shù),具有因地制宜的優(yōu)勢。對于西藏地區(qū)來說,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。但是這個項目在西藏地區(qū)的落實,對于電網(wǎng)有一定影響,未來進行項目的建設發(fā)展需要明確這些影響,對于帶來的問題和不足進行解決,推動該項目在當?shù)氐穆涞匕l(fā)展,以實現(xiàn)對西藏光能的充分利用。