分布式光伏發電并網對西藏電網的影響探究

西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院 西藏 拉薩 850000

1 引言

電力是人們生活的必需品,在行業領域中也存在不可替代的作用。隨著時代的發展,人們的生活水平提升,對電力的需求增加,這也帶來一定問題。面對能源短缺和用電需求增加的趨勢,再加上生態文明建設的要求,傳統的火電發電模式正在實現轉型升級,而新型發電模式也在逐漸普及,比如光伏發電,利用光能進行發電,而這個過程相對來說污染較低,生態效益較高,而且可以緩解社會上面對的能源壓力。分布式光伏發電是一種特殊的發電布局形式,是相對于集中發電提出的概念,簡單點說就是利用各種設備設施實現分散發電,拉近與用戶之間的距離,方便用戶用電。近年來,國家提高了對于這類項目產業的支持力度,促使相關行業回暖。因為項目產生的發電量大部分是自發自用,有剩余的才并入電網,所以在并網之后會給當地電網帶來一些影響。本次就以西藏電網為例進行分析。

2 光伏發電發展背景

光伏發電是利用特殊設備將太陽能轉變成電能的方式,因為其作用效應的特殊性,所以其關鍵是光學電池相互作用和串聯打造成的發電組件,再配合使用其他設備,就可以支持太陽能發電。并網光伏發電系統與之相并接,可以改變最終的輸出電流形式,轉變成可以上網的電能類型,這樣可以將發的電聯系到電網上,實現輸電。實踐中可以看出,光伏發電相對來說比較靈活,如果當時的日照較強,系統不僅能夠支持交流負載供電,還可以將余下的電能并入電網;如果當日的日照不夠充足,系統難以支撐對負載的電能供應,此時可以反過來從電網中獲取電能進行供應。同時,因為使用的能源是光能,本身屬于不會衰竭的能源,而且能源本身無污染,發電過程中的污染可以控制,總結來說生態效益和社會效益都很可觀。相對于火電的嚴重污染,風電、水電的地域性限制,光能發電更具優勢,而且對于地區的要求不高,只要有光能,就可以借助設備發電。

3 國內分布式光伏發電發展目標和現狀

3.1 目標 對于光伏發電的發展目標,能源部門對此有明確的規劃,具體來說就是能源領域的“十三五”規劃,在規劃中指出,到2020年,在光伏方面,目標是發展60GW以上,并且爭取平價上網。因為全球范圍內的能源結構都在改變,國際之間的競爭形勢更加嚴峻,經過“十二五”的發展,在這個領域面臨可持續能源出現瓶頸、新能源研發不足等問題,國內能源體系運行效率較低,整合度不足,促進轉型升級的動力較差。對此,國家提出“十三五”規劃,而分布式光伏發電是其中一項重點內容,并提出關于其發展的具體多項目標,包括各類發電形式的總裝機容量的目標。在這些基礎上,還要求突破當前的發電技術,盡量降低光伏發電的成本,擴大分布式發電的覆蓋范圍,實現更廣泛的自給自足式的發電。而且支持多樣化“光伏+”產業領域模式的實現,積極與其他產業相結合,比如旅游、農業等,實現復合型發展。另外爭取在用戶側實現平價上網。同時規劃要求在各個地區建設該項目相關的示范區,目標設定為到2020年建成100個,要求實現多種方式的項目落成形式,并擴大覆蓋率,提高對于光能的利用水平。

3.2 現狀 過去五年,分布式光伏發電累計裝機容量持續增長,新增表現出先增加后降低的趨勢。截止到2020年6月,累計裝機達到2.16億kW,分布式為0.67億kW。2019年累計為6263萬k W,相比前一年增加了23.8%,同時2019年分布式占全國發電量的30.7%。2019年的并網容量為12.01GW,同比下降42.7%。2020年1-6月,新增分布式光伏發電裝機443.5萬kW。相對來說,該項目的補貼降幅遠低于集中式發電站,利潤相對豐厚,有良好的發展前景。當前應用的項目落地模式有戶用式、村級小型光伏電站、光伏大棚等形式,并網之后為附近的用戶供電。

4 分析“西藏光伏發電的現狀以及發展領域”

隨著國家逐漸出臺相關分布式光伏發電的政策,后者得到大力投資和快速建設,實現裝機容量等方面的逐漸增長。但是這項工程對于地方條件的要求較高,受地域資源條件的限制較大,不同地區表現出不同的發展趨勢。

4.1 發展現狀 西藏有著十分豐富的光能條件,是世界上太陽輻射最為強烈的地區,所以進行光能發電頗具優勢,也有助于實現行業化發展。因為當前世界上能源短缺,氣候變暖趨勢和環境污染趨勢嚴重,能源結構出現革新,對于綠色能源的開發和利用更為世界各地的重點。對西藏來說,進行光能開發擁有極其積極的作用。近年來,在國家的大力支持下,西藏地區先后實行“陽光計劃”、“科學之光計劃”等項目和工程,大力推動了光能產業的發展。當前西藏地區的光伏發電項目已比較完善,到2019年,相關項目的累計裝機容量110萬kWh。但是西藏地區的光伏消納問題比較突出,棄光率較高,達到24.1%。分析光能發電的應用,西藏在照明、取暖等方面有比較廣泛的應用,在很大程度上便利了群眾的生活。而且光能資源十分充足,也無污染,所以可滿足可持續發展目標。

4.2 發展領域 對于西藏地區光伏發電的應用領域,有六個方面:一是推動太陽能光熱技術的研究和應用,西藏地區對于太陽能供熱方面有比較完善的技術體系,但對于采暖方面的研究處于起步階段,所以要深入研究太陽能光熱技術,可以減輕對一次性能源的使用。二是打造光伏建筑,光伏建筑一體化可以實現節能以及節約成本,改變光伏發電在主流能源中的從屬地位,對于綠色節能工作的發展前景廣闊。三是研究電動汽車光伏充電技術,西藏地區優厚的太陽能資源可以為電動汽車的推廣帶來很大的便利,提供資源保障。所以研發光伏充電技術,不僅可以拓展光伏市場容量,還可以為建設美麗西藏做出貢獻。四是建設與其他能源方式互補的發電模式,比如風光互補。這樣依靠風能和光能,可支持24h不間斷發電,充分利用兩類資源,解決邊遠牧區、哨所以及無電地區的用電。五是完善運維機制,對于光伏發電項目的落地,還需要做好運維管理,完善相應機制,尤其是對于西藏地區,要建立特殊的產品驗收標準,并對廢棄的設備組件實施無害化處理。六是引進新型太陽能技術和產品,要充分發揮出西藏地區的太陽能資源豐富的優勢,積極引進新型的太陽能技術和產品。

5 并網對西藏電網的影響與建議

一是并網技術的影響,該系統的接入點數量較多,而且分布比較分散,并網后,形成復雜的關系網絡,并且節點之間都有關聯,影響穩定運行。二是輸送能力有限,這是主要的制約因素,因為其存在明顯的消納問題。對于這項問題的解決,需要打通西部到東部的電力輸送通道,擴大電能覆蓋范圍,促進西部和東部地區的電力聯系,擴大輸送覆蓋區域,提高輸送能力。

5.1 影響

一是技術影響。并網后帶來的技術影響有多個方面。對于并網容量限制的影響,主要是該模式下,系統的職能出現很大轉變,職能內容更加豐富,出現集收集、運輸、存儲和分配于一體的新型電力交換系統,所以會出現對并網容量限制的問題;對配電網電壓調節的影響,接入電力后,配電網的結構從過去的放射型結構轉變成多點原結構,所以傳統的電壓調整策略不再適用;影響繼電保護的職能發揮,如果電網出現故障,會帶來短路問題,而這會改變設施的靈敏度,給整定計算增加了難度,特別是接入多個節點時,影響情況更加復雜;對自動化運行的影響,系統中有大量的設備是自動運行的,并網之后會給這些設備產生影響,比如自動重合閘等設備;會改變供電可靠性,其繼電保護之間的關系,安裝位置、容量、并入方式等都會降低可靠性;會降低電能質量,主要是并入后會影響電壓波動。

二是經濟影響。按照國家電網公司公開的針對分布式光伏發電的意見要求,西藏電網承擔并入后的接入系統建設、容量備用、公共電網改造成本,尤其是西藏地區,地域廣闊,一旦進行電網改造,將是一項比較巨大的工程,會大大增加電網公司的投入。還有一點,該項目本身自發自用的部分會影響售電量。比如如果用戶自發自用的電力占全部項目發電量的1/5左右,按20萬kW計算,每年電網公司的年居民用戶、一般商業用戶售電量會分別減少1億kWh和1.2億kWh左右,二者帶來的毛利潤將減少幾千萬元。

三是運營管理影響。按照國家電網的要求,對于分布式光伏并網有出臺專門的管理規定,明確詳細的管理原則、標準規范等。但是在實際實施過程中,出現一些問題。第一,一些關鍵環節的規定存在不足,使得操作人員難以理解,或理解出現偏差,影響到執行情況。主管部門沒有對此出臺項目核準、并網接入、上網交易等方面的實際規定,也沒有出臺技術標準,相應需要簽訂的書面協議,比如合同等,都不太完善;第二,管理模式和人員隊伍能力無法滿足要求,人員技術能力普遍存在不足,難以適應并網后的管理要求,比如相應基礎設施建設與實際需求的矛盾十分突出;第三,輿論宣傳不足,媒體對于該項目優勢的宣傳力度不足,很多人對此不太了解,因為擔心安全性不強、技術性支持不足、可能浪費或出現盲目要錢等問題,所以應用方面存在不太樂意的行為。

5.2 建議 為了進一步推動分布式光伏發電的健康發展,落實起在西藏地區的優勢作用,實現更加完善的并網操作,電網單位要加強與地方政府的溝通合作,爭取有利的政策支持,同時加強輿論宣傳,引導資本作出正確決策和合理投資,對內也要繼續完善管理要求和技術標準,優化并網資源的配置。

對于技術方面影響的解決建議:相關單位要密切關注西藏政府和國家出臺的并網規章制度,以此為依據規范用戶的發電系統并網行為,避免出現不合規行為;同時針對相關并網技術的規定進行細化和明確,統一技術要求與標準,要求相關用戶嚴格按照標準要求進行實施,起碼在西藏地區,要實行統一的標準,避免出現同一地區上網標準不一致的問題;借助大數據技術加強對并網項目運行數據的分析,借此總結并網情況,匯總分析并網數據,總結出不同區域的規律,分析存在的問題,并進行解決和優化;同時要科學應對配電網運維管理工作,制定科學的工作制度,建立長效機制。這里可以借助大數據技術建立運維一體化系統,實現自動化管理;加強對當地電力規劃的研究,提高系統對新能源的適應性,滿足全額消納的政策要求,減少電力消納問題的出現。

對于經濟方面影響的建議:主要是強化該項目優勢的宣傳,尤其是對于當地生態和社會效益的提升方面,謀求地政府出臺科學的推行制度,提供政府方面的強力支持;加強當地對于分布式光伏發電因地制宜使用的相關輿論宣傳,按照當地的特殊情況合理選擇分布式光伏發電技術形式,發揮光能優勢,引導投資者積極進行投資,推動當地產業的發展。另外要支持多樣化“光伏+”產業領域的發展,積極與其他產業相結合,比如旅游業、農業等,實現復合型發展,這樣也能更好的發揮分布式光伏項目的優勢,因地制宜的促進當地經濟的發展。

對于運營管理方面影響的建議:電網要借助云計算、人工智能等先進技術的應用,加快推進智能電網建設,以大電網為依托,支撐分布式光伏發電電源的消納工作;加強對當前已并網的項目的總結與評估,分析存在的不足之處,并對現行規定與流程進行及時修訂與完善;合理配置并網服務涉及部門與人員,加強對于分布式光伏發電的了解,提升業務能力水平,從而積極應對光伏發電業務增長帶來的人才和工作需求;關注對從業人員崗位能力的提升與培養,尤其是對于在當地的宣傳推廣方面,要能夠為有意向的用戶提供技術支持,能夠使用戶理解這個項目的現實意義,認可項目開展,并能指導用戶科學使用和建設該項目。另外,還要在西藏地區加強宣傳和推廣,重點提出這個項目對于當地經濟可持續發展的積極影響,鼓勵群眾積極參與。

6 結束

光伏發電利用太陽能資源進行發電,可以減少對傳統能源的消耗,有良好的生態效益,而且發展前景廣闊,對于電力行業的發展有積極意義。而分布式光伏發電是一類比較便利的技術,具有因地制宜的優勢。對于西藏地區來說,用有十分豐富的光能資源,所以發展光伏發電有良好前景。但是這個項目在西藏地區的落實,對于電網有一定影響,未來進行項目的建設發展需要明確這些影響,對于帶來的問題和不足進行解決,推動該項目在當地的落地發展,以實現對西藏光能的充分利用。