基于泛在數據的分布式光伏接入研究

（國網浙江寧海縣供電有限公司，浙江 寧海 315600）

0 引言

近年來，隨著常規能源的日益短缺和環境污染的日益加重，清潔環保的可再生能源利用得到迅猛發展。其中，分布式光伏以其獨特的優勢，得到了國家大力扶持以及國內外眾多技術研究人員的技術支持[1-2]，截至2018 年底，我國光伏裝機容量超過1.74 億kW，并呈現加速發展的態勢。分布式光伏的大規模并網應用改變了配電網結構和潮流流向[3-6]，在綠色環保發電的同時，也給配電網帶來諸多影響[7-8]。

2012 年，寧海縣第一個金太陽工程并網發電，但在后續較長一段時間光伏業務發展緩慢。自2016 年以來，分布式光伏呈井噴式發展，截止2018 年底，寧海分布式光伏并網項目4 586 項。由于光伏電源的輸出具有隨機性、波動性、間歇性的特點，且光伏并網用戶的出現尚無規律可循，給寧海配電網運營管理和服務造成巨大壓力。

能源生產和消費環節的轉型，給傳統電網帶來新的挑戰。為主動適應能源轉型，2019 年初，國家電網有限公司（以下簡稱“國網公司”）提出“三型兩網”目標策略，“泛在電力物聯網”應運而生。“泛在物聯”是指任何時間、地點、人和物之間的信息連接和交互，而“泛在電力物聯網”是泛在物聯網在電力行業的具體表現形式和應用落地。電力大數據是泛在電力物聯網建設的重要內容。在大數據時代，數據的精準采集和融合為更多創新應用創造了可能性。

本文基于營銷系統、配電網生產管理PMS2.0系統、調度OPEN3000 系統、一體化電量與線損管理系統和GIS 系統等多個系統，采用大數據分析和深度挖掘的方法，融合泛在電力數據和互聯網地理坐標數據，探索寧海縣分布光伏項目接入規律，在此基礎上，繪制寧海縣18 個鄉鎮街道、7 個供電分區光伏接入及發展的熱力圖，為分布式光伏項目接入服務提供輔助決策支持。

1 基于互聯網數據的光伏地理分布

根據營銷系統中的用戶發電地址字段，通過編程語言，調用互聯網上百度地圖、高德地圖、天地地圖提供的Web API 服務接口，以及數據清洗、校驗等后續處理，得到寧海縣4 586 項分布式光伏安裝用戶的地理編碼經緯度坐標，如表1所示。

以寧海縣行政邊界為底圖，生成分布式光伏項目現狀聚類圖，如圖1 所示。

圖1 寧海分布式光伏分布現狀

圖1 直觀地展示了分布式光伏的接入位置及空間分布密集程度，體現了寧海分布式光伏項目分布的可視化效果。然而，對于寧海縣分布式光伏用戶在行政鄉鎮、街道尺度下的量化分布情況，仍需進一步展現其分布情況。

2 基于營銷系統數據的光伏行政分布

寧海縣下轄4 個街道辦事處、14 個鄉鎮。從表1 的“發電地址”字段，截取18 個行政區劃名稱，并按名稱統計光伏項目所屬行政區域分布情況，如圖2 所示。

圖2 各區域分布式光伏項目分布情況

由圖2 可知，從各區域的分布裝機容量分布情況來看，桃源街道、梅林街道和躍龍街道位居前三，分別為31 400.625 kW，16 208.23 kW 和14 837.932 kW；從各區域的光伏項目分布數量情況來看，躍龍街道、長街鎮和桃源街道位居前三，分別為559 項、546 項和516 項。

圖2 直觀展示了各區域分布式光伏項目的分布情況，可為配電網安全檢修、動態規劃和營銷接入服務提供可視化的輔助決策支持。

3 基于季節和功能分區的光伏接入

光伏滲透率一般是指分布式光伏裝機容量與區域最大負荷的比值[9-11]。以光伏容量來定義滲透率，可以很好地體現區域配電網內光伏裝機容量的飽和程度：

表1 分布式光伏安裝用戶的地理編碼經緯度統計

由于光伏發電受太陽能光照幅值、天氣和溫度影響較大，因此，本文選取不同季節典型時段、不同光伏滲透率對配電網凈負荷[4，12]的影響進行示意分析。為使分析具有較強的通用性，負荷采用標幺值來表示，如圖3 所示。

圖3 典型時段不同光伏滲透率對系統凈負荷的影響結果

不同負荷功能區因其不同的用電特性，對分布式光伏的消納也不同。本文選取工業功能區、商業商貿區、城鎮居住區和農村地區4 類典型區域[13]進行分析，如圖4 所示。

圖4 不同負荷類型用戶光伏滲透率與系統凈負荷關系

4 實例應用

4.1 區域光伏滲透率分析

目前，國網公司配電網規劃采用網格化規劃，按照負荷性質、用地性質特點等，可將寧海配電網劃分為岔前黃分區、力長分區、梅深分區、強佳橋分區、桃源分區、西店分區和躍龍分區7 個分區，各分區2018 年光伏滲透率如表2所示。

根據“浙江百萬光伏”計劃，至2020 年，寧波全市將建成家庭屋頂光伏裝置9 萬戶，寧海計劃達到12 000 戶左右，結合各分區的負荷預測結果，得到2020 年各分區光伏滲透率，如表3所示。

4.2 區域光伏接入布局熱力圖

繪制地區配電網分布式光伏接入布局熱力圖，如圖5、圖6 所示。基于光伏滲透率分析結果，從“全接入、全消納”角度，以及配電網建設、經濟運行角度，繪制區域配電網分布式光伏接入布局熱力圖，其分級定義如下：

（1）儲能布置區，表示該地區或變電站需謹慎接入新的光伏項目，或需要適當配置儲能裝置（滲透率在50%以上）[14]。

（2）控制分流區，表示該地區或變電站需評估后謹慎接入新的光伏項目，或需要進一步考慮適宜電壓等級接入（滲透率在35%～50%）。

（3）預警評估區，表示該地區或變電站已接近安全接入線，需評估后謹慎接入新的光伏項目，或提前告知大客戶節假日低負荷時，可能會出現限電操作（滲透率在20%～35%）。

圖5 2018 年分布式光伏接入現狀

（4）開放歡迎區，表示該地區或變電站具備接入適量新的光伏項目能力（滲透率在10%～20%）。

（5）鼓勵推薦區，表示該地區或變電站可推薦接入新的光伏項目（滲透率在10%以下）。

表2 2018 年寧海配電分區光伏滲透率

表3 2020 年寧海配電分區光伏滲透率

4.3 光伏用戶接入引導策略

分布式光伏發電項目從啟動到并網運行需要經歷一個周期。通過制定分布現狀及發展趨勢熱力圖，以事前有效引導為原則，結合電網運行現狀，在用戶并網咨詢階段之前，提前介入，為地方政府及供電公司電網建設、光伏接入服務提供參考建議。

在電網消納能力較強區域，當新用戶報裝時，應有效引導其開展光伏建設項目，提升接入便捷性、降低電網運行風險、促進就地消納與平衡；在電網消納能力有限的區域，提前告知用戶，并盡量采取集中升壓上網措施，減少為項目單獨建設相關配套設施，提升工程項目的計劃性、規范性和經濟性。

5 結語

本文基于營銷系統、配電網生產管理PMS2.0系統、調度OPEN3000 系統、一體化電量與線損管理系統、GIS 系統以及互聯網數據，通過大數據分析和深度挖掘的方法，融合泛在電力數據和互聯網地理坐標數據，探索寧海分布光伏項目接入規律。在此基礎上，繪制寧海7 個供電分區光伏接入及發展熱力圖，制定合理的能源使用策略，實現光伏項目的接入和多方利益最大化，提高分布式光伏有序接入動態管理和服務能力。