應(yīng)對(duì)大規(guī)模分布式光伏接入，如何打造新型農(nóng)村電網(wǎng)？

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化專(zhuān)委會(huì)副主任委員孔繁鋼

隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進(jìn)，越來(lái)越多的分布式光伏接入農(nóng)村電網(wǎng)。在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的指引下，我國(guó)鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電還將逐年大幅度增長(zhǎng)。

鄉(xiāng)村大規(guī)模發(fā)展分布式光伏發(fā)電，必將對(duì)傳統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)帶來(lái)挑戰(zhàn)和深遠(yuǎn)的影響，進(jìn)而重構(gòu)鄉(xiāng)村電網(wǎng)發(fā)展模式。推進(jìn)適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)，迫在眉睫。

浙江分布式光伏發(fā)展迅猛

浙江屬于光伏三類(lèi)資源區(qū)，光伏資源相對(duì)匱乏，但浙江省積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，超前支持光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，尤其是分布式光伏發(fā)展迅速，分布式光伏裝機(jī)數(shù)量和裝機(jī)容量長(zhǎng)期處于全國(guó)前列。

截至2021年6月，全省光伏發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到1621.6萬(wàn)千瓦，相比2015年年底增長(zhǎng)884%，裝機(jī)規(guī)模已超過(guò)水電，是省內(nèi)僅次于火電的第二大電源。其中分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)1137.4萬(wàn)千瓦，并網(wǎng)項(xiàng)目數(shù)達(dá)到24.2萬(wàn)個(gè)。

今年5月，浙江省發(fā)布《浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，大力發(fā)展風(fēng)電、光伏，實(shí)施“風(fēng)光倍增計(jì)劃”；6月，發(fā)布《浙江省整縣（市、區(qū)）推進(jìn)分布式光伏規(guī)?；_(kāi)發(fā)試點(diǎn)工作方案》，要求全省山區(qū)26縣全部參與試點(diǎn)并鼓勵(lì)積極性高、日間負(fù)荷大的區(qū)縣參與試點(diǎn)。“十四五”期間，浙江省規(guī)劃新增光伏裝機(jī)1300萬(wàn)千瓦，其中分布式光伏實(shí)際裝機(jī)規(guī)模將超過(guò)2000萬(wàn)千瓦。

為應(yīng)對(duì)大規(guī)模分布式光伏發(fā)展，國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)網(wǎng)浙江電力）多措并舉做好農(nóng)網(wǎng)提升工作。

提升農(nóng)村電網(wǎng)光伏承載力。統(tǒng)籌規(guī)劃滿(mǎn)足光伏接網(wǎng)需求，統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村配網(wǎng)建設(shè)，推動(dòng)配置適量?jī)?chǔ)能裝置，優(yōu)化配套工程計(jì)劃管理。推動(dòng)鄉(xiāng)村電氣化提升就地消納水平。開(kāi)展數(shù)智化供電所建設(shè)，推動(dòng)供電所管理和服務(wù)能力雙提升，服務(wù)分布式光伏發(fā)展。制定《數(shù)智化供電所建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃》，建設(shè)數(shù)智供電所管理平臺(tái)，推廣供電所“互聯(lián)網(wǎng)+”及電子渠道，為分布式光伏并網(wǎng)提供更加便捷化、精準(zhǔn)化的服務(wù)。

探索分布式電源友好接入示范。在嘉興地區(qū)率先建設(shè)了覆蓋全域的“分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)所有中低壓并網(wǎng)的分布式電源信息全接入；在寧波杭州灣新區(qū)建設(shè)了全國(guó)首個(gè)分布式電源集群調(diào)控技術(shù)試點(diǎn)工程，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域367個(gè)分布式光伏發(fā)電單元的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制。嘉興海寧尖山地區(qū)建設(shè)涵蓋儲(chǔ)能站、交直流混合微電網(wǎng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行示范工程，解決區(qū)域光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)和直流負(fù)荷密度較高的問(wèn)題，為可再生能源高密度接入和高效利用探索一種適合推廣的模式。杭州建德供電公司在電網(wǎng)規(guī)劃階段提前做好分布式光伏規(guī)模預(yù)測(cè)，制定“新能源插座”布局原則，合理布局新能源插座，提升了分布式光伏接入和管理效率的同時(shí)，保障了電網(wǎng)供電的安全性和靈活性。

同時(shí)，國(guó)網(wǎng)浙江電力積極完善分布式光伏管理制度，并創(chuàng)新分布式光伏服務(wù)模式。

面向分布式光伏客戶(hù)提供“一網(wǎng)通辦”服務(wù)，切實(shí)提升分布式光伏并網(wǎng)效率和服務(wù)水平。創(chuàng)新推出分布式光伏云結(jié)算服務(wù)，向客戶(hù)提供結(jié)算“一次都不跑”的結(jié)算體驗(yàn)。探索分布式光伏批量新裝服務(wù)，進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)辦理效率和服務(wù)體驗(yàn)。與浙江省發(fā)展改革委積極溝通，推動(dòng)發(fā)改投資項(xiàng)目在線(xiàn)審批平臺(tái)與電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)備案信息互通。依托“網(wǎng)上國(guó)網(wǎng)”App研發(fā)上線(xiàn)“綠電碳效碼”應(yīng)用。利用區(qū)域分布式光伏項(xiàng)目發(fā)電大數(shù)據(jù)，通過(guò)區(qū)域平均發(fā)電小時(shí)數(shù)對(duì)比分析，對(duì)分布式光伏項(xiàng)目發(fā)電水平分級(jí)評(píng)價(jià)，及時(shí)提醒客戶(hù)開(kāi)展光伏運(yùn)維工作，提升光伏項(xiàng)目發(fā)電效率。

由于浙江在發(fā)展農(nóng)村清潔能源先行先試，電網(wǎng)企業(yè)與各級(jí)政府思想認(rèn)識(shí)統(tǒng)一，溝通順暢，措施有力，保證了各類(lèi)新能源發(fā)電順利接入農(nóng)村電網(wǎng)，沒(méi)有出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。國(guó)網(wǎng)浙江電力在電網(wǎng)建設(shè)上每年持續(xù)投入較大，在建設(shè)適應(yīng)農(nóng)村各類(lèi)新能源接入的農(nóng)村電網(wǎng)方面相對(duì)超前，目前浙江分布式光伏發(fā)展對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)運(yùn)行的不利影響總體上仍在可控范圍，但是隨著今后大規(guī)模分布式光伏和多種分布式清潔能源的不斷持續(xù)接入，浙江的農(nóng)村電網(wǎng)也必將進(jìn)一步升級(jí)轉(zhuǎn)型以適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)。

農(nóng)村電網(wǎng)將面臨廣泛接入與消納的難題

由于今后將有大量分布式光伏和多種新能源的接入，農(nóng)村配電系統(tǒng)由原來(lái)的放射狀無(wú)源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)的物理特性將發(fā)生很大變化。傳統(tǒng)意義上的農(nóng)村電網(wǎng)必然無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模的間隙性分布式電源的廣泛接入。

主要表現(xiàn)在：一是農(nóng)村電網(wǎng)消納能力不足。浙江電網(wǎng)負(fù)荷基數(shù)較大，新能源在浙江電網(wǎng)的整體消納情況較好，至今未出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。然而，在局部以農(nóng)村電網(wǎng)為主的地區(qū)，由于區(qū)域負(fù)荷特性與光伏、風(fēng)電等電源出力特性不匹配，導(dǎo)致消納存在困難，需要進(jìn)行改造提升或新增變電容量。以浙江衢州為例，當(dāng)前全社會(huì)最高負(fù)荷為342萬(wàn)千瓦，光伏裝機(jī)165萬(wàn)千瓦，按計(jì)劃所轄四縣兩區(qū)2021～2022年要新增分布式光伏60萬(wàn)千瓦、集中式光伏50萬(wàn)千瓦，不但存在白天局部區(qū)域光伏發(fā)電倒送電網(wǎng)，而且存在部分時(shí)段整個(gè)市域光伏發(fā)電難以消納。

二是影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。隨著接入容量的增加，電壓偏差呈現(xiàn)先減小后增大的“U型”變化，極端情況下甚至?xí)^(guò)電壓要求上限。以嘉興海寧某臺(tái)區(qū)為例，午間光伏出力向上級(jí)電網(wǎng)倒送，用戶(hù)午間電壓最高達(dá)256伏。同時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器不斷增多，在光照強(qiáng)度急劇變化、輸出功率過(guò)低等情況下，產(chǎn)生大量諧波。浙江嘉興某變電站共接入73個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，分布式光伏出力在30%時(shí)，電流總諧波畸變率高達(dá)14%，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)5%的限值規(guī)定。

三是影響配網(wǎng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)動(dòng)作。傳統(tǒng)農(nóng)村配電網(wǎng)一般不考慮雙側(cè)或多側(cè)電源情況，保護(hù)配置3段電流保護(hù)，且大部分為無(wú)方向過(guò)流保護(hù)。大量分布式光伏接入后，系統(tǒng)故障時(shí)系統(tǒng)及光伏均向故障點(diǎn)提供短路電流，改變了流經(jīng)保護(hù)的電流，可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)等行為，同時(shí)，存在備自投、重合閘等保護(hù)不正確動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)，將進(jìn)一步擴(kuò)大電網(wǎng)事故范圍。

四是諧波的影響及危害。分布式光伏高比例接入時(shí)，由于逆變器等電力電子元件大規(guī)模接入電網(wǎng)，加上有些逆變器質(zhì)量不佳，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染并嚴(yán)重超標(biāo)。電網(wǎng)諧波的危害是多方面的，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增大、繼電保護(hù)誤動(dòng)作、儀表測(cè)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題，降低了供電可靠性和電能質(zhì)量。

五是縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)峰難度加大。光伏等間隙性非調(diào)峰電源高比例接入縣級(jí)農(nóng)村電網(wǎng)，電網(wǎng)可調(diào)度的調(diào)峰資源突顯不足，由于傳統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)沒(méi)有儲(chǔ)能裝備，會(huì)導(dǎo)致局部地區(qū)白天光伏發(fā)電高峰而實(shí)際負(fù)荷低谷時(shí)段調(diào)峰難度加大，節(jié)假日期間尤為突出。

加快建設(shè)適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)

針對(duì)上述問(wèn)題，電網(wǎng)企業(yè)當(dāng)前首先應(yīng)重視開(kāi)展以下工作：開(kāi)展縣配電網(wǎng)對(duì)分布式光伏接入能力調(diào)查和評(píng)估；開(kāi)展分布式光伏大規(guī)模接入對(duì)配電網(wǎng)和負(fù)荷側(cè)電壓影響的研究；開(kāi)展不同容量光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)的諧波測(cè)試；開(kāi)展分布式光伏并網(wǎng)對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究；開(kāi)展光伏發(fā)電量就地消納和就近消納的調(diào)查評(píng)估；開(kāi)展適應(yīng)分布式光伏消納的儲(chǔ)能裝置相關(guān)技術(shù)研究。

其中，在儲(chǔ)能側(cè)，要探索集中式和分布式相結(jié)合的儲(chǔ)能配套方案，充分發(fā)揮儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)的多時(shí)空尺度支撐能力，有效解決山區(qū)縣源荷發(fā)展不均衡、不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題。推動(dòng)出臺(tái)“配額制”儲(chǔ)能建設(shè)模式，解決在儲(chǔ)能裝置建設(shè)方面存在的“發(fā)電企業(yè)不愿投、電網(wǎng)公司不能投、社會(huì)資本不想投”困局。修訂完善鄉(xiāng)村電網(wǎng)規(guī)劃編制導(dǎo)則和設(shè)計(jì)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，今后在鄉(xiāng)村電網(wǎng)的建設(shè)中要考慮大量分布式光伏（包括其他新能源）的消納和配備一定數(shù)量的儲(chǔ)能裝置（包括分布式抽蓄電站、有庫(kù)容的山區(qū)小水電抽蓄改造和成熟技術(shù)的化學(xué)儲(chǔ)能等），并作為鄉(xiāng)村電網(wǎng)不可分割的組成部分。

新型農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)離不開(kāi)全社會(huì)的重視。廣大的農(nóng)村是可再生清潔能源發(fā)展和接入的重要地區(qū)。新型農(nóng)村電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)最重要的就是應(yīng)該有具有消納大量的可再生分布式清潔電源的接入能力，并確保農(nóng)村電網(wǎng)安全和供電質(zhì)量；新型農(nóng)村電網(wǎng)的建立要考慮各地不同的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)，不可一刀切；新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)需要科技創(chuàng)新引領(lǐng)，加快電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和先進(jìn)可靠、價(jià)格低廉的設(shè)備和產(chǎn)品的研發(fā)，更需要社會(huì)各界的支持。

要開(kāi)展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃研究，完善農(nóng)村配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃的研究，提出優(yōu)化調(diào)整方案，在規(guī)劃引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)分布式光伏有序建設(shè)和接入。全面梳理和完善分布式光伏發(fā)電的相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)，防止一哄而起和運(yùn)動(dòng)式推進(jìn)。完善相關(guān)管控流程，引導(dǎo)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展。積極做好光伏并網(wǎng)服務(wù)、光伏并網(wǎng)配套工程建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的升級(jí)改造，確保大量分布式光伏并網(wǎng)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

要大力培育農(nóng)村用電市場(chǎng)、就地就近消納光伏發(fā)電。進(jìn)一步提高電能在農(nóng)村終端能源的比重，著力推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活電氣化，努力提升農(nóng)村地區(qū)分布式光伏就地消納能力。

要促進(jìn)政策和法規(guī)的建立，推進(jìn)新型農(nóng)村電網(wǎng)（電力系統(tǒng)）的發(fā)展。要推進(jìn)制定政府的相關(guān)政策法規(guī)，在合理的價(jià)格下引導(dǎo)投資方、消納方和電網(wǎng)企業(yè)按市場(chǎng)化規(guī)則有序運(yùn)作。制訂投資人在光伏并網(wǎng)需承擔(dān)的儲(chǔ)能和消諧的責(zé)任原則，對(duì)配套的儲(chǔ)能裝置和消諧設(shè)備可以由投資人自建自管，也可以采取市場(chǎng)化認(rèn)購(gòu)，統(tǒng)一建設(shè)共享資源等辦法。

要進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)重要性。要在當(dāng)?shù)卣腿鐣?huì)提高建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)對(duì)于消納大規(guī)模分布式清潔能源，實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要性的認(rèn)識(shí)，在政府部門(mén)層面建立新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)小組，制定階段性建設(shè)規(guī)劃與計(jì)劃，有力推動(dòng)新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)?！?/p>