光伏發電對縣域電網的影響及對策

文_李林燕 劉婷婷 圖_張 瀾

光伏發電對縣域電網的影響及對策

文_李林燕 劉婷婷 圖_張 瀾

林州市東崗鎮英利集團20兆瓦光伏項目

截至2016年年底，林州市光伏安裝總戶數累計達983戶，裝機總容量658兆瓦，年發電量逾8億千瓦時，成為河南省光伏發電并網戶數第一縣。由于起步較早、發展迅猛，無現成的經驗可參考借鑒。根據自身工作實際，在營銷管理中，林州市公司加強與省、市公司專業部門的對接，既圓滿完成政府交辦的扶貧任務，又符合系統內的工作管理和考核要求，做到了流程規范、條目清晰、實施標準、管理高效，有據可依、有檔可查。

光伏發電項目具有投入少、見效快、穩定持久、綠色高效等特點，近年來國家精準扶貧將其列為重點脫貧舉措，光伏發電項目在林州市得到了大力推廣。截至2016年年底，林州市光伏安裝總戶數累計達983戶，裝機總容量658兆瓦，年發電量逾8億千瓦時，成為河南省光伏發電并網戶數第一縣。林州市供電公司積極響應、超前行動、動態管控、跟蹤服務，在規劃編制、建設方式、電網消納等方面進行了積極探索，推進光伏發電項目落地和實施。

一、林州市光伏發電產業基本情況

林州市光伏發電產業分為集中式和分布式光伏發電裝置兩種，采集周期不同，光照時間、強度不同，運行調試也有差異。在日發電量一定的情況下，從補貼金額看，集中式與分布式（全部自用、全部上網）電價相同，但集中式無年限限制，分布式使用壽命為25年，長遠考慮，集中式光伏發電收益更大。

集中式發電項目多指投資大、建設周期長、占地面積大，電能直接并入公共電網，以贏利為目的的大型招商引資項目。林州市目前共有15個大型光伏發電項目，總投資逾55億，發電容量587兆瓦。7個已并網發電，3個提出用電申請，5個已達成建設意向。

分布式光伏發電主要具有投資小、建設快、占地少、政策支持力度大等優點，多為政府扶持的扶貧項目。林州市目前分布式光伏發電容量83.34兆瓦，其中自然人374戶，容量為11.57兆瓦，非自然人602戶，容量為71.77兆瓦。分布式光伏發電項目共有自然人申請項目、貧困村光伏扶貧項目和壯大村集體經濟扶貧項目三種性質，以自發自用余電上網、全部自用、全部上網三種形式向供電公司提出用電申請。經國家政策補貼后，自發自用余電上網為0.7751元/千瓦時，全部自用1.2452元/千瓦時(一般工商業)、0.98元/千瓦時(居民)，全部上網0.98元/千瓦時，用戶可根據實際情況自行選擇。

分布式光伏發電裝置按家用屋頂1千瓦容量為例，投資約1萬元，平均日發電量約為4千瓦時，一年總發電量約為1440千瓦時。目前優質設備一般壽命在25年以上，根據廠家不同，所選用設備質量有差異，產品質保多在10年及以上。設備生產廠家負責光伏發電項目的產品售后維護。

二、光伏發電在建設運行過程中對縣域電網的影響

（一）電網規劃方面

根據國家電網公司《光伏電站接入電網技術規定》，申請光伏裝機容量不得超過村鎮變壓器總容量的四分之一，如超過這一容量，即便符合裝機條件，也會造成局部地區發電量電量消納不了，形成電網局部電能過剩。村鎮變壓器配置全為降壓變壓器，過剩的光伏發電電量將對公共電網形成逆功率，導致村鎮變壓器作為升壓變壓器使用。變壓器設計時是需要考慮功率損耗的，初級線圈除擔負傳遞次級功率外，還要負責提供銅損、鐵損、渦流等損耗，次級功率要增加線圈來抵消電壓損耗，而且在生產時，一、二次線圈的耐壓與耐流水平、線圈規格都有不同的標準，所以不能長期顛倒使用，一旦長期運行會影響到變壓器的使用壽命。

（二）電網建設方面

當光伏裝機容量在400千瓦以上6兆瓦以下時，光伏發電項目所需電壓等級多為10千伏以上的高電壓等級，由安陽供電公司經研院提出設計方案，多部門會商討論通過。400千瓦以下的小型光伏項目由縣級供電公司提出設計方案。

林州市已接入電網的分布式光伏發電項目中，有52個貧困村光伏發電項目、300個壯大村集體經濟光伏發電項目，惠及農戶近6萬戶，光伏發電為打響林州市扶貧攻堅戰書寫了濃墨重彩的一筆。

林州市供電公司員工在城郊鄉廟荒村為光伏項目架設專用線路

貧困村多位于自然資源差、山高路陡、交通閉塞的邊遠地區，批復貧困村光伏發電項目的52個村均不具備并網接入條件，時間急、任務重、施工條件差，林州市公司嚴格對照林州市委、政府專項工作推進里程碑計劃，從勘測設計、材料采購、施工建設到并網發電等環節，站在講政治、顧大局的高度，發揚紅旗渠畔“電力鐵軍”精神，不講苦累、不計得失，3個月就完成了林州市政府原計劃3年內完成的光伏扶貧工作任務。

投資近20億的東崗鎮東旭新能源光伏發電項目發電容量20兆瓦，距離最近的110千伏富民變電站僅有一臺3.15萬千伏安的高耗能變壓器，滿足不了項目并網需求。林州市公司與東旭新能源公司積極協商，由后者投資，圓滿實施了富民變電站增容改造工程，妥善解決了并網問題，實現了供、發雙方互利共贏。

（三）電網運行方面

1. 線路潮流方面

穩定、可靠、優質的電源是電網安全穩定運行的必要條件，而光伏發電項目會因日夜交替、天氣狀況變化等原因，存在發電數量、質量的不規律性，未接入光伏并網發電系統時，線路潮流一般都是單向流動的，當光伏電源接入電網后，且本地區用戶消納不了時，公共電網轉化為受電端給電網運行產生一定的波動和影響，從根本上改變系統潮流模式。這種潮流的改變使得電壓調整很難控制在合格范圍內，甚至導致電網的電壓調整設備出現異常響應。同時，消耗電網無功，造成電壓波動，影響電壓合格率和電能質量等重要電網運行考核指標，須及時改變主變分接頭調壓和投退電容進行無功補償。

如今年5月30日東崗35千伏東旭光伏項目正式并網發電后，給林州市電網運行帶來一定影響，安陽供電公司6月份電網運行工作例會上，明確要求將光伏發電負荷列入監測條目，要及時并長期關注光伏發電運行情況。

2. 電能質量方面

光伏電站一般都建在海拔高、日光強的山區，大量的光伏發電產生的電能需要借助遠距離輸電線路輸送。由于受天氣變化的影響，光伏電站發電功率出現的隨機性會引起電壓或頻率波動。此外，由于光伏發電系統送出的電能為直流，必須經過逆變裝置接入電網，這一過程必將產生諧波，導致系統短路電流增大，繼電保護定值不好整定。

3. 調度運行方面

負荷預測是電網規劃設計的基礎數據，能否準確地預測負荷是電網規劃的前提條件。光伏發電加大了所在區域的負荷預測難度，改變了原有的負荷增長模式，大量的分布式光伏電源的接入，使縣域電網的改造、管理、調控變得更為復雜。

光伏電源的輸出功率直接受天氣變化影響而不可控制，因此，光伏電源的可調度性也受到制約，無法削峰平谷。當某個系統中光伏電源占到一定比例后，調控中心必須認真考慮如何安全可靠地進行調度。

4.系統保護方面

對于林州市電網來說，未接入光伏發電系統之前，支路潮流一般都是單向的，其保護不具有方向性。而接入光伏發電裝置后，電網變成了多電源網絡，潮流流向具有不確定性。因此，傳統的不帶方向保護已經不能滿足設備運行條件，必須要求加裝帶有方向性的保護裝置，各級輸變電保護設備都需要改造，繼電保護與自動裝置較為復雜，加大運行維護人員的工作難度，需要投入大量的人力、財力、物力。

（四）安全隱患方面

與獨立占地的集中式大型地面電站不同，分布式光伏發電設備須依附居民住宅、倉庫、商業大樓、工業廠房、學校、市政建筑等，而這些建筑物一般具有人口密集、裝配相關精密儀器設備甚至存放易燃物質的特點，因此必須確保光伏發電不影響這些建筑物原有的生產生活功能，不能對人員、生產、物資產生新的安全隱患。

目前可能存在的安全隱患主要有四種：一是由周邊環境里存在的一些隨機因素而引起露天發電設備的火災隱患；二是新增加的發電設備和線路對人或家畜的安全事故隱患；三是大功率發電設備對周圍原有電子設備的電磁干擾隱患；四是可能存在的孤島效應（是指電網突然失壓時，并網光伏發電系統仍保持對電網中的鄰近部分線路供電狀態的一種效應），通俗講就是反送電。

（五）營銷管理方面

2016年以前，林州市光伏用戶不過百戶，2016年年底，光伏用戶激增至近千戶，數量、類型、性質均發生了重大改變。由于起步較早、發展迅猛，無現成的經驗可參考借鑒。根據自身工作實際，在營銷管理中，林州市公司加強與省、市公司專業部門的對接，既圓滿完成政府交辦的扶貧任務，又符合系統內的工作管理和考核要求，做到了流程規范、條目清晰、實施標準、管理高效，有據可依、有檔可查。

加強項目前期的勘測設計，為每位用戶“量身定制”配套的光伏發電項目連接系統方案。開辟報裝綠色通道，追蹤服務，簡化并網手續，主動提供并網申請流程說明、現場勘察、接入系統方案的編制和審查、并網驗收、合同簽訂等服務，加強光伏發電項目的事前、事中和事后掌控與指導。一是營銷部市場班核對并完成對所有申請安裝光伏用戶的勘察、驗收、并網、上戶及合同簽訂、資料歸檔。二是營業廳工作人員嚴格執行首問負責考核制度，嚴禁推諉扯皮，高度關注用戶訴求。三是加強票據傳遞管理，營業廳光伏票據專人負責，建立票據傳遞清單，經雙方簽字確認，避免票據丟失。四是嚴格執行光伏用戶抄表制度，發現差錯，及時糾正，規避投訴風險，切實把“好政策”用好、管好、落實好。

（六）后期運行維護方面

光伏發電組件在使用過程中會變臟或被污染，造成光伏發電裝置的衰減，降低其運行效率和系統性能。同樣，對環境的暴露可能導致光伏安裝部件的物理損壞，從而影響發電量，進而影響客戶收益，還須防范雷雨天氣、大風、冰雹等自然災害。電池組件壽命25年，但逆變器等設備壽命只有10年，所以10年后還會有不小的資金投入。因此，光伏板簡單的日常維護頻次需要提高；在線路維護方面，需要專業維護人員進行日常檢查和平常維護管理。

林州境內的光伏后期維護分為兩種情況。小型分布式光伏電站多由售方負責上門維護。大型集中式光伏電站因其專業性要求高，設備管理復雜，會委托專門機構全面承擔起對光伏發電站的輸電線路、設備設施的運行維護工作，包括定期巡視消缺、春檢秋查、應急搶修等內容。如受旭崗新能源科技有限公司委托，20兆瓦旭崗光伏發電項目于2017年7月與林州電力萬源公司簽訂了光伏發電后期維護合同，另有兩家光伏發電企業正在意向商定中。

三、光伏發電項目遠景分析

近年來電力體制改革對光伏產業產生一定影響。國家能源局要求，為規范太陽能發電市場投資開發秩序，推進產業升級，各省要制定競爭性配置方法，通過競爭方式配置光伏電站項目資源，其中上網電價在競爭中權重不低于20%。光伏發電交易平臺競價上網后，對下游行業沖擊較大，使光伏發電項目利潤空間縮減，競爭力減退，光伏發電企業存在一定發展風險。

2016年，為全面落實林州市光伏扶貧任務，林州市公司特事特辦，成立了光伏業擴辦公室，專人負責一口對外，3個月完成了市政府原計劃3年完成的光伏扶貧工作任務。今年6月，為更好地服務光伏用戶，避免用戶異地往返奔波，林州市公司自動加壓，將光伏報裝業擴營銷管理權限下放到基層17個供電所，要求21個一線營業廳均可受理、所內建檔，實現了24小時業務線上辦理。光伏業擴報裝管理中面臨著點多面廣、更加復雜多樣的情況，加大了管理難度，須進一步加大業擴人員業務技能培訓力度。

光伏發電自去年以來在林州市井噴式安裝以來，尚屬新生事物，對電網的遠期影響尚不清晰，無法預知問題的性質進而作出準確快速反應，林州電網經受了一定考驗。為確保主網調控能力，積極應對光伏發電對電網運行影響，從主網建設中長期規劃建設方面，本地區2x35兆瓦大唐電廠可作為調峰電廠，保障系統主網穩定可靠運行。

林州市供電公司為桂林鎮旭林30兆瓦光伏發電項目建設35千伏集電線路

短期內分布式光伏設備收益較高，但因其規模小，發電設備只有25年的生產年限，極易遭遇棄光高發展風險。相對而言，集中式光伏發電無年限限制，便于政府和供電企業統一管理，發展后勁持久，總體收益要大于分布式發電項目。建議由政府主導立項多建設扶貧光伏電站，便于將電站發電上網資金集中管理，統一平衡或有重點支付扶持，為更加有效地打好精準扶貧攻堅戰提供堅強的科技支撐和物質保障。

（作者單位：林州市供電公司）