分布式發電：從規模化到市場化還有多遠？

文／本刊記者 賈常艷／

分布式發電作為推進電力市場改革的重要發展點，近來受到了政府的高度重視。先是《國務院關于促進光伏產業健康發展的若干意見》的發布，要求大力開拓分布式光伏發電市場，建設100個分布式光伏發電規模化應用示范區。近日，又有國家發改委印發《分布式發電管理暫行辦法》，分布式發電系統全方位的發展初見端倪。

分布式發電因就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的四大原則，使其成為新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式。在有效提高同等規模光伏電站的發電量的同時，分布式發電還能有效解決電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。盡管如此，分布式發電在當前的政治經濟背景下發展，首先要避免發展過熱，從源頭上避免如某些新能源一擁而上的行為。除此之外，如何保證最大化的發電量，如何與電網協調發展成為分布式發電破解產業困局的難點。總之，分布式發電還有很多路要走，在路上還需要攻克一座座的大山。

何為分布式發電？

分布式發電是相對于集中式發電而言的一種發電形式。我國對分布式發電的定義在日益完善中。國網公司企標Q/GDW480-2010《分布式電源接入電網技術規定》表示分布式電源是指接入35千伏及以下電壓等級的小型電源，包括同步電機、感應電機、變流器等類型；行標《分布式電源接入配電網技術規定》（報批稿）表示分布式電源是指接入35千伏及以下電壓等級、位于用戶附近、就地消納為主的電源，包括同步發電機、異步發電機、變流器等類型；《關于做好分布式電源 網服務工作的意見》表示分布式電源是指適用于接入10千伏及以下、單個 網點6兆瓦以下的分布式電源。2012年，國家電網公司《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》(暫行)中規定，分布式光伏發電是指位于用戶附近，所發電能就地利用，以10千伏及以下電壓等級接入電網，且單個并網點總裝機容量不超過6兆瓦的光伏發電項目。

目前，分布式發電的主要類型包括光伏發電、風力發電、小水電、燃料電池發電、微型燃氣輪機、儲能電池組。而分布式光伏的發展在分布式發電領域備受關注。我國的分布式光伏發電具有發展速度快、項目容量小、建設周期短、用戶類型多樣、運營模式復雜五個顯著特點。截至2013年1月，國家電網公司已受理分布式光伏發電并網申請業務119項，總裝機容量達到33.8萬千瓦，在項目容量方面，金太陽示范項目平均容量為2965千瓦，最小僅為147千瓦。分布式光伏發電一般的建設周期僅需3至6個月，其用戶包括發電企業、合同能源服務公司、工業企業、居民等。分布式光伏發電的運營模式比較復雜，有“統購統銷”、“自發自用”、“合同能源管理”等。

國內外差別在何處？

有專家表示，我國的分布式光伏發電的發展情況與國外存在明顯的差異，國外分布式發電直接向用戶供電，裝機規模小，通常接入中低壓配電網，發電類型主要為可再生能源發電、資源綜合利用發電、高能效天然氣多聯供等。但從資源分布、發展目標、電網結構、技術手段、政策與管理等幾個方面的差異來看，德、美、日等國的分布式發電的發展是值得學習的。

在電網結構方面，德國配電網的網架結構較多使用普通環式、拉手環式結構以及簡單網格狀結構。環式結構具有結構簡單、運行經濟的優點針對環式結構負載率不高的情況，德國電力公司一般允許故障后短時120%的負載率，故正常運行時負載率最多可達到60%。美國配電電壓與輸電電壓一樣趨向高壓化，現以12千伏和13千伏系統為主體，另外還有33千伏、34.5千伏和和69千伏電壓等級；家用配電方式一般采用一相三線的120/240V供電方式。日本電網按照電壓等級分為：500千伏、220千伏、66千伏、22千伏、6.6千伏和100V，前三種為輸電網，后三種為配電網；22千伏等級電網用于構成配電主干網；6.6千伏為通用配電方式，平均每條線路的供電長度約2.32km。中國配電網的電壓等級一般選為110千伏及以下，大致涵蓋了低壓、中壓和高壓的各種電壓等級；高壓配電系統的電壓等級通常選為35千伏、66千伏或110千伏；中壓配電系統的電壓等級一般選為10千伏(6.3千伏)或20千伏；低壓配電系統的電壓等級選為0.4千伏。

在技術手段方面，德國對于接入中壓及以上電網的電站評估認證流程，對于接入低壓電網的電站采用現場測試認證。美國根據系統容量、復雜性和認證等級建立多級審查機制；當電力系統發生故障時，分布式電源必須馬上退出運行。日本優先推薦分布式電源以無逆潮流狀態聯網。而中國國網公司已國內外測試容量最大的光伏逆變器并網檢測平臺，具備覆蓋1兆瓦及以下容量光伏逆變器并網全性能檢測能力。2011年，為保障青海百萬千瓦光伏基地并網安全，國網公司要求所有光伏逆變器和光伏電站需通過并網檢測。

在政策與管理方面，德國的《可再生能源法》規定固定上網電價下降率，2011～2012年為9%；稅收減免政策、信貸優惠政策。美國的可再生能源配額制針對光伏及分布式發電，共有16個州采用；凈電量法共有43個州采用，對單一系統容量有嚴格限制，從10千瓦到1兆瓦。日本要求住宅光伏補貼政策要求裝機容量需小于10千瓦，每千瓦裝機容量補貼7萬日元；固定上網電價為10千瓦以上的太陽能發電為每千瓦時42日元，收購期為20年。我國并網光伏發電實行上網電價政策；國網公司出臺《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見（暫行）》。

對此，專家表示，光伏發電的發展與資源條件、設備發展關系不大，但卻與政策密切相關。德國太陽能資源條件較差，但卻是全球光伏發電的主要市場。各個國家針對光伏發電的政策清單各具特色。多項政策配合使用，這可能是根據各自的可再生能源發展目標、實際情況、政策偏好等選擇的。政策的制定與實施是一個謹慎的過程，需兼顧各方利益；政府、開發企業、電網企業和消費者；發展過程中及時對光伏發電政策法規進行修訂，依據是光伏發電規模、成本變化及技術進步情況。電價及補貼政策是調控光伏發電裝機的有效途徑德國三次修訂EEG法案，主涉上網電價。探索電量消納方式的多樣性，一是全部上網，由電網企業統購統銷；二是允許用戶自發自用，余電上網。相關標準的制定和執行是光伏健康發展的有力保障。

分布式光伏有何問題？

具體到我國的分布式發電，其發展還存在很多問題。以分布式光伏發電為例，在配電網規劃設計方面，增加了電力負荷的預測難度，加大了配電網規劃的不確定性。用戶可根據實際需要安裝使用分布式光伏發電系統，與其自身負荷相抵消，對規劃區域的負荷增長模型產生影響，難以準確預測電力負荷的增長及空間分布情況。此外，分布式光伏發電系統安裝地點分散，且輸出功率隨機性強，對規劃區域的供電可靠性產生顯著影響，增加了配電網電站選址、網絡結構和投資建設等規劃工作的復雜性和不確定性。這樣配電網規劃適應性要求也就隨之提高。分布式光伏發電系統接入使配電網成為有源電網，光伏發電的功率隨機波動會影響配電網運行，因此，配電網規劃應考慮配電網中不同類型分布式電源的協調問題，如何有效利用各種電源對配電網規劃的適應性提出了更高要求。

光伏發電的資源是無處不在的，分布式發電對地域的要求不高，特別是與集中式發電相比，分布式發電更適合在城市發展，因此具有較高的靈活性。而此時配電網發電的消納就成了一個問題。專家表示，分布式光伏發電大規模接入配電網，使其由原來單一電能分配的角色轉變為集電能收集、電能傳輸、電能存儲和電能分配于一體的新型電力交換系統。高滲透率光伏發電的接入將對配電網運行管理帶來深刻的影響。但是，光伏發電存在隨機性，分布式光伏大規模接入配電網后，其消納問題除受光伏發電的出力和運行特性、配電網的網架結構等固有影響要素的限制外，還受配電網的負荷特性、調節能力、送電能力以及電網的安全經濟運行等可變約束條件的影響。其中，配電網中影響光伏發電消納的因素包括光伏發電出力和運行特性、配電網的網架結構以及資源與負荷特性、系統調節能力、配電網送電能力、光伏并網技術性能等。分布式光伏發電的配電網運行控制、電壓穩定、繼電保護、電能質量、安全運行、經濟運行、發電功率預測等問題也是配電環節的重要因素。

規模化應用路在何方？

2012年能源局在關于申報分布式光伏發電規模化應用示范區的通知中就表示，分布式光伏發電具備了較大規模應用的條件。專業人士表示，在分布式光伏規模化發展的過程中，有幾個方面必須進一步做好。

首先，配電網的規劃設計應該進一步優化。通過研究系統不同運行工況下分布式光伏發電波動性、滲透率、接入方式、容量及其與區域負荷最有配比、功率控制方式、電網適應性等對配電網安全性、充裕性、電能質量、運行成本、建設成本等方面的影響，建立含分布式光伏發電接入的配電網規劃理論。在此基礎上，結合國外關于含分布式電源的配電網規劃及運行經驗，研究相應的規劃方案評價體系，包括指標的選擇、定義和和數值范圍要求，建立可對隨機因素量化評估的綜合技術經濟評價指標和方法。通過研究在不同滲透率水平下光伏的利用率、成本，確定電源容量與負荷最優配比,能夠為分布式光伏發電系統優化設計、提高系統接納光伏的能力并應對光伏發電系統所發電能時變性引發的系統穩定性問題。

其次，建立配置分布式光伏發電功率預測系統。通過開展配電網供電范圍及光伏電站太陽能資源特性的模擬與分析研究，深化對區域資源特性與負荷特性間關聯關系的認識；開展長時間尺度的配電網供電范圍太陽能資源特性研究，提高配電網規劃對分布式光伏隨機性接入的適應能力；開展分布式光伏發電站端、配電網供電區域等多類空間范圍的光伏發電功率預測，提前掌握出力變化趨勢；加強分布式光伏發電功率預測系統與配調自動化系統的數據交互，能夠依據控制運行要求，提供更為豐富、準確的輔助決策信息。

第三，分布式光伏的消納能力有待提高。提高消納能力首先要考慮提高分布式光伏發電的并網技術性能，其中功率預測、有功功率控制、無功/電壓調節、低電壓穿越、安全保護等方面滿足《光伏電站接入電力系統技術規定》低電壓穿越的相應要求，以保證系統安全穩定運行。光伏電站所在區域的資源與負荷特性是影響光伏發電消納能力的重要因素。當電網出現擾動時，通過技術和市場手段，促使用戶參與電網調節。相對于原先相對固定的負荷而言，通過負荷調節空間的增加，使得分布式光伏發電的消納能力得到提升。分布式光伏消納能力的高低還與系統調節電源的建設、發電送電通道建設及電力需求側管理有密切的關系。

第四，配電網電能質量還需提高。針對電壓閃變，應盡量減少分布式光伏啟動次數；通過逆變器接入配電網以減少分布式光伏輸出的大幅度變化。在諧波較高的母線上安裝特殊濾波器來抑制諧波電壓；通過多功能逆變器控制策略。可以通過在分布式發電系統中加入儲能裝置來解決電壓脈沖、浪涌、電壓跌落、瞬時供電中斷的問題。

日前，國家能源局正式公布了第一批18個分布式光伏發電示范區名單，這一涉及7省5市的名單承擔了2013年總計劃裝機容量749MW，2015年規劃裝機容量共計1823MW的重大任務。這一舉措對分布式發電從規模化走向市場化做了積極的引導。任何事物在規模化到市場化的發展過程中都會經歷一場摸爬滾打，這場猶如變革般的過程是久經考驗、去蕪存菁、日臻完善的過程。分布式發電正在歷經這樣一場變革，我們期待，在變革落下帷幕的時候，分布式發電已經從從規模化走到了市場化。