青海大規模光伏發電發展問題探討

李春來,朱慧敏,孔祥鵬,趙世昌,王軒

(1.青海電力科學試驗研究院,青海,西寧 810008;2.青海電力信息通信公司,青海,海晏 812200)

青海大規模光伏發電發展問題探討

李春來1,朱慧敏2,孔祥鵬1,趙世昌1,王軒1

(1.青海電力科學試驗研究院,青海,西寧 810008;2.青海電力信息通信公司,青海,海晏 812200)

分析了目前青海省光伏發電發展現狀,探討青海省大規模發展光伏電站面臨的主要問題,并就問題的解決方案從技術措施和政策支持等角度予以闡述。為保證規模化光伏電站接入青海電網后電網的安全、穩定、經濟運行提供了重要的理論支持和實踐指導,對青海省光伏產業的發展乃至節能減排目標的實現起到重要作用。

光資源;并網;光伏發電

1 青海電網及光資源現狀

青海省太陽能資源豐富,由于海拔高,大氣稀薄,日光投射率高,日照時間長,加之氣候干燥、降雨量小,云層遮蔽率低,全年太陽總輻射量可達5800MJ/m2～7400MJ/m2。柴達木盆地是青海省太陽能特別豐富的地區,全區面積 30.2萬 km2,未利用土地面積 19.5萬 km2,其中地勢平緩且可用于太陽能發電的荒漠、沙地和戈壁等土地面積約 9.96萬km2,理論裝機可達 28億 kW,理論發電量達到51200億 kW·h,占青海省太陽能理論裝機及發電量90%左右。青海省光資源分布見圖 1。

圖1 青海省光資源分布

《青海省柴達木盆地千萬千瓦級光伏發電基地規劃報告(2010年 -2030年)》[1]提出:2010年底柴達木盆地并網光伏電站裝機容量達到 200MW;2011年 -2015年新增并網光伏電站裝機容量 3000MW,總裝機容量達 3200MW;2020年總裝機達7500MW;2030年總裝機達 20000MW。

2 青海電網開發光伏面臨問題及解決思路

2.1 推進智能電網建設

由于目前光伏發電的裝機總量相對較小,因此對電網帶來的影響尚不明顯。隨著青海省光伏發電裝機容量的不斷增加,其對電網安全穩定運行帶來的影響將日漸顯著,主要包括局部電網乃至整個青海電網調頻、調壓壓力與經濟運行,電網穩定控制難度提高、電網電能質量下降等問題[2]。

2.1.1 青海電網調頻、調壓壓力與經濟運行

開展青海省光伏發電功率預測技術研究:一是建成光伏發電功率與氣象信息的歷史數據庫;二是提出光伏發電功率預測的理論算法;三是開發出滿足預測精度要求的實用化光伏發電功率短期預測系統。提高光伏電站自身功力可控性的智能控制技術,包括利用最大跟蹤技術實現光伏電站的有功輸出、有功變化率控制技術、光伏電站根據電網頻率變化自動調節有功輸出的動態控制技術。

2.1.2 電網穩定控制

光伏電站通過電力電子裝置并網,其電壓的調節和控制方式與常規電源方式不同,研究滿足智能電網需求的光伏電站有功功率控制技術,包括利用光伏逆變器的無功輸出能力進行接入點無功電壓控制技術;光伏電站根據接入點電壓變化自動調節無功輸出的動態控制技術;綜合利用各種無功補償手段進行傳輸線路電壓控制的技術[3]。研究光伏發電系統的電網分析模型,包括靜態潮流分析、短路電流計算、機電和電磁暫態仿真所需的模型,并在現有的電力系統分析平臺上實現。在光伏發電系統的典型運行方式和并網方式的基礎上設置典型擾動,仿真大電網的動態特性,測試與驗證光伏發電系統的快速調節能力進行抑制系統振蕩,提高系統阻尼的控制方法,使光伏發電系統成為維持電力系統安全穩定性的積極因素[4]。

2.1.3 供電電能質量下降

光伏發電并網對電網電能質量的影響分析技術,包括:光伏電源直接并網運行時,在并網逆變器的不同控制方式下,對電網電壓、功率、諧波和直流注入等的影響;多逆變器光伏系統的諧波放大效應;有儲能裝置的光伏發電系統并網運行時,對電網的影響;考慮諧波畸變約束的準入功率計算模型和方法;光伏電站接入電網后的監測和治理技術[5]。研究高效率、高電能質量、高可靠性的用戶側并網光伏逆變器控制技術。光伏逆變器的無功能力可以進行用戶側功率因數補償控制、降低終端用戶對電網無功的需求,減少電網損耗。

2.2 政府部門加強規劃引導確保有序開發

青海省政府部門需要充分認識到光伏產業的重大戰略意義。首先,需要加強光伏的戰略研究,認清國內形勢,制定出合理的發展規劃。其次,在充分認識到青海省光伏產業的重大意義前提下由青海省政府將光伏產業發展規劃和管理納入青海省能源戰略部署和實施步驟。

政府應出臺開拓青海省光伏市場的政策。首先,需要制定上網電價補貼細則。青海省對待并網光伏電站應進行統一上網電價補貼,以促進青海省光伏相關產業發展初期能夠得到政府的政策性扶持。其次,鑒于青海省目前各州市之間經濟發展不平衡的情況,許多邊遠農牧區缺乏必要的電力設施并且需要保證當地的自然環境不被工業污染破壞的前提下。比如說玉樹,利用青海省豐富的太陽能資源,建立一批試點并網光伏電站解決當地電力供應是積極有效的。最后,青海省新能源發展應該按照“規劃引導、試點先行、有序開發”的原則進行,避免造成電力部門和投資企業資金的巨大浪費。

2.3 發電企業加強關鍵技術研究

從國內光伏發電產品角度來看,國內光伏企業大都限于電池組件前端,絕大多數出口,基本都已通過多家國際權威認證,但在光伏發電并網方面,與并網運行特性密切相關的光伏逆變器的技術產業還不夠成熟,在系統集成和設計技術方面也缺乏經驗;國際上光伏發電技術和產業發展備受關注,各國紛紛加大科技投入、擴充產業規模,進步訊速,從而帶來光伏發電成本快速下降,發電企業如果不加強關鍵技術研發,在國際市場上必將失去核心競爭力,也不利于國內光伏發電的發展。光伏產業如果想要發展,光伏企業之間必然需要加強橫向聯合與合作,從而規范行業發展,通過加快光伏相關產品技術改造升級,來提高光伏企業核心競爭力。

3 結語

針對目前青海省光資源及光伏發電發展現狀進行分析,探討青海省大規模發展光伏電站面臨的相關問題進行討論,提出從智能電網建設、產業政策指導和關鍵技術研究等方面的解決方案。研究結果對保證規模化光伏電站接入系統后青海電網的安全、穩定、經濟運行提供了重要的理論支持和實踐指導,對青海省太陽能產業的發展和太陽能資源的合理開發與利用具有一定的意義和作用。

[1]趙平,嚴玉廷.并網光伏發電系統對電網影響的研究[J].電氣技術,2009,(3):41-44.

[2]楊衛東,薛峰,徐泰山,等.光伏并網發電系統對電網的影響及相關需求分析[J].水電自動化與大壩監測,2009,(4):35-39.

[3]王周紅,王日軍,施濤,等.并網光伏發電系統建模與仿真[J].農村電氣化,2010,(11):48-49.

[4]張國榮,張鐵良,丁明,等.具有光伏并網發電功能的統一電能質量調節器仿真[J].中國電機工程學報,2007,(14):82-86.

Discussion on large-scale development of photovoltaic power generation in Qinghai Province

The present situation of photovoltaic power developm ent in Q inghaiProvince was analyzed m ainly,and the p roblem s during the large scale developmentof photovoltaic station in Q inghaiProvince were discussed.The solutions to the problem s from the technicalmeasures and policies suppo rt were exp lained.The conclusion to ensure scale photovoltaic power station in Q inghaiProvince power grid access after the safety,stability and econom ic operation provides important theoretical and practical guidance,to support the developm ent of qinghai photovoltaic industry and energy consumption and pollution reduction targets plays an important role.

light resources;grid;photovoltaic power

T M615

B

1674-8069(2011)03-004-02

2010-10-21;

2011-04-08

李春來 (1980-),男,遼寧省朝陽人,工程師,從事風電、太陽能等新能源接入電網等方面的研究工作。E-mail:lichunlai0216@163.com