分布式電源接入帶來的經營風險宏觀性評估

摘 要：文章提出了一種分布式電源接入對電網企業經營風險的評估方法，利用全社會用電量、平均單位容量成本等數據，宏觀評估電網改造成本增加、購電成本增加、售電市場份額減少、沉沒成本增加、線路網損增加等方面風險，并開展了某省分布式光伏發展接入的案例分析。

關鍵詞：分布式電源；經營風險；宏觀評估

引言

分布式電源接入將帶來多方面經營風險，主要括電網改造成本增加、購電成本增加、售電市場份額減少、沉沒成本增加、線路網損增加等。一是改造成本。我國配電網多為輻射型結構，分布式電源上網后，潮流不再單向流動，這使得配電網的各種保護定值和機理發生根本變化，為適應分布式電源接入需要，電網需要額外投資改造升級配電網保護裝置，確保電網安全運行和用戶供電可靠性，由此產生電網改造成本，源于線路和變壓器的升級、保護裝置的更換等。二是購電成本。根據現有風電、光伏上網電價政策，分布式可再生能源發電采用脫硫燃煤標桿電價與電網企業結算，標桿電價高于脫硫燃煤標桿電價部分由可再生能源基金補貼，對公司購電成本影響不大。但是，對于水電較多的省份可能會增加購電成本。天然氣發電上網電價政策目前仍不明確，國家僅原則提出天然氣發電上網電價與煤電標桿電價的差價由各地通過財政補貼等方式自行解決。三是售電市場份額。分布式電源多為自發自用類型，直接向用戶供電，將減少電網企業的售電量，降低電網企業銷售收入。四是沉沒成本。分布式電源接入供電容量充裕的區域或節點則可能導致原有供電容量長期處于備用或閑置狀態，降低了供電設施利用率，產生沉沒成本，使原規劃方案的投資無法按期回收。五是網絡線損。分布式電源滲透率不高時將減少線路中輸送潮流，有利于減少降低輸配電損耗，但是隨著滲透率的提高，將頻繁出現反向潮流，如果反向潮流大于無分布式電源接入時的正向潮流，將使得輸配電損耗增加。總的來看，呈現倒U型分布。

目前國內外已經開展了一些分布式電源接入對電網企業經營風險的研究，但多數是針對某一個變電臺區開展研究，屬于微觀層面的研究。對于省市縣乃至全國層面的分布式電源接入對電網企業經營風險的研究，屬于宏觀層面問題，無法對所有的變電臺區進行詳細微觀計算并加總。因此，目前微觀層面關于分布式電源接入對電網企業經營風險的研究方法并不適合宏觀層面省市縣乃至全國層面的經營風險研究，難以有效支撐宏觀決策。

文章提出了一種分布式電源接入對電網企業經營風險的評估方法，利用全社會用電量、平均單位容量成本等宏觀數據，分別對電網改造成本增加、購電成本增加、售電市場份額減少、沉沒成本增加、線路網損增加等方面風險進行計算。

1 分布式電源接入的經營風險指標

文章建立了分布式電源接入帶來的經營風險指標，并給出各個定量指標的計算方法。

1.1 電網改造成本風險

電網改造成本影響因素主要有項目裝機容量和電源類型組成。項目裝機容量越大，通常引起的電網改造成本越大。從電源技術類型來看，由于電壓越限和電流過載的問題主要和上網功率大小有關，因此，旋轉電機類型和電力電子裝置類型分布式電源都能引起電壓越限和電流過載的問題。但是，由于電力電子裝置類型分布式電源采用逆變器類型并網，短路電流通常不會超過額定輸出電流的1.2倍，難以引起短路電流過大問題。旋轉電機類型分布式電源在電網發生故障時短路電流可達到額定電流的5-8倍，對電力系統的短路電流水平影響較大，增加斷路器這方面的改造成本。一般來說，分布式天然氣供電系統接入引起的電網改造成本要大于分布式光伏供電系統。

從宏觀上來看，對于電網改造成本的測算首先需要得到單位容量引起的電網改造成本投入。本文基于大量分布式電源項目的改造成本統計，對單位容量分布式電源項目引起的改造成本進行研究。

對于分布式天然氣等旋轉電機類型分布式電源：根據不同接入系統設計方案下的單個并網點接網成本，分布式天然氣發電電網側單個并網點接網成本約為3-20萬元。除光伏發電之外的分布式電源均為旋轉電機類型分布式電源，接網配置和分布式天然氣發電類似。根據目前旋轉電機類型分布式電源接入方式的比例進行測算，電網側接網成本約為35-50元/kW。

對于分布式光伏發電等逆變器類型分布式電源：根據不同接入系統設計方案下的單個并網點接網成本，分布式光伏發電電網側單個并網點接網成本約為2-18萬元。根據目前分布式光伏發電接入方式的比例進行測算，電網側接網成本約為26-38元/kW。

根據上述分析，得出電網改造成本的計算公式，如下：

（1）

式中，Cr表示電網改造成本，i表示分布式電源類型，分別表示逆變器類型電源和電機類分布式電源，Capi表示第i種類型分布式電源的裝機容量，Cpi表示第i種類型分布式電源的單位裝機容量的改造成本。

進行歸一化處理，將分布式電源接入引起的電網改造成本除以整個電網的投資成本，得到電網改造成本占比。

（2）

式中，indexcr表示電網改造成本占比，Cr-all表示電網總投資成本。

1.2 購電成本風險

分布式電源接入將引起單位電量購電成本的改變，可按照各類型分布式電源上網電量和價值之積，然后再除以所有上網電量得到，計算式如下：

式中，Cb表示單位電量平均購電成本，i表示分布式電源類型，分別表示分布式光伏、分布式天然氣發電、分散式風電等，n表示分布式電源類型種類，Ei表示第i種類型分布式電源的上網電量，Cbi表示第i種類型分布式電源上網電量的購電價格。

進行歸一化處理，將分布式電源接入引起的單位電量平均購電成本除以目前平均購電成本，得到單位電量平均購電成本變比，具體計算公式如下：

（4）

式中，indexcb表示單位電量平均購電成本變比，Cb-now表示整個電網目前平均購電成本。

1.3 售電市場份額風險

售電市場主要是指分布式電源自用電量占用整個售電市場的比例表示，具體計算式如下：

（5）

式中，indexEsell表示自用電量占用整個售電市場的比例，Edg表示分布式電源自用電量；Esell-all表示整個售電市場的電量。

1.4 沉沒成本風險

沉沒成本和分布式電源接入引起的資產利用率有關。資產利用率按照分布式電源接入減少的網供負荷和電網容量占比來表示，具體計算式如下：

（6）

式中，indexc-cap表示分布式電源接入減少的網供負荷和電網容量占比，Capdg表示分布式電源接入減少的網供負荷，這個數值并不是簡單的分布式電源裝機容量，也不是分布式電源發電出力的峰值，而需要考慮對電網峰值負荷的時間重合度。Capgrid表示電網容量。

將資產利用率乘以電網所有投資成本，得到沉沒成本，具體計算公式如下：

式中，Pcon表示分布式電源接入引起的沉沒成本。

1.5 線損風險

假定分布式電源接入之后其他用電量的線損比例不變，則分布式電源接入引起的全網線損變化主要表現在分布式電源的自用電量減少了線損，具體計算式如下：

（8）

式中，indexploss表示分布式電源接入之后引起的線損變化，Ege表示分布式電源之外的所有電源的發電量，Eimport表示該省從外部購入電量，Edg表示各種類型分布式電源的發電電量，Pself表分布式電源發電量的自用比例。

2 某省分布式光伏接入影響案例分析

2.1 2020年某省電網和分布式光伏發展情況

2.1.1 2020年電網發展情況

2020年，全省全社會用電量和最高用電負荷將分別達到6800億kWh和12150萬kW。2016-2020年全省全社會用電量和最高用電負荷均增長率分別為3.96%和5.04%。

依據負荷預測結果，充分考慮220kV、110（66）kV電網直供負荷、220kV直降35kV供電負荷、35kV及以下電源等因素，在量化分析“十一五”相關歷史數據及其變化率的基礎上，分析預測2020年110（66）kV公用電網供電負荷81759MW，35kV公用電網供電負荷為7302MW，10kV網供負荷為43165MW。

2.1.2 2020年分布式光伏發展情況

根據資源稟賦情況，“十二五”期間將在落實常規資源輸入的同時，加大本省新能源的利用力度，預計2020年分布式光伏發展規模為729萬千瓦。

2.2 分布式光伏接入對電網企業的影響

2.2.1 對改造成本的影響

結合2020年光伏發電發展規模預測的結果，全省在2020年前需累計投入接網成本約1.9-2.8億元。根據“十三五”規劃的工程總量，依據各種輸變電設備綜合造價，進行配電網建設靜態投資估算，2015-2020年期間全省公用配電網建設改造總投資約1052.79億元。因此，分布式光伏接入引起的電網改造成本占比為接近3‰。

2.2.2 對購電成本的影響

根據現有光伏上網電價政策，采用脫硫燃煤標桿電價與電網企業結算，標桿電價高于脫硫燃煤標桿電價部分由可再生能源基金補貼。該省電網企業購電成本基本和當地脫硫燃煤機組標桿電價差不多，因此，對公司購電成本影響不大。

2.2.3 對售電市場份額的影響

按照分布式光伏1000小時計算，2020年全年發電量72.9億千瓦時，按照90%自用比例測算，分布式光伏自用電量65.61千瓦時。綜合看，分布式光伏發電影響售電市場份額為1%。

2.2.4 帶來的沉沒成本

按照分布式光伏對網供負荷的影響為10%測算，則影響2020年網供負荷73萬千瓦。根據預測，2020年，全省網供負荷為13222萬千瓦。則分布式光伏影響網供負荷占全省網供負荷的0.55%。由此帶來的沉沒成本為5.8億元。

2.2.5 對網損的影響

按照分布式光伏1000小時計算，2020年全年發電量72.9億千瓦時，按照90%自用比例測算，分布式光伏上網電量7.29千瓦時。綜合來看，對網損影響變化比為99%。

3 結束語

文章提出的分布式電源接入對電網企業經營風險的評估方法，可有效解決現有相關研究偏微觀、難以支撐宏觀決策等問題。通過典型省份案例分析顯示，分布式光伏接入所帶來的影響需要重點關注改造成本和沉沒成本。

參考文獻

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