應(yīng)對大規(guī)模分布式光伏接入，如何打造新型農(nóng)村電網(wǎng)？

中國電機(jī)工程學(xué)會農(nóng)村電氣化專委會副主任委員孔繁鋼

隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進(jìn)，越來越多的分布式光伏接入農(nóng)村電網(wǎng)。在國家“雙碳”目標(biāo)的指引下，我國鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電還將逐年大幅度增長。

鄉(xiāng)村大規(guī)模發(fā)展分布式光伏發(fā)電，必將對傳統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)帶來挑戰(zhàn)和深遠(yuǎn)的影響，進(jìn)而重構(gòu)鄉(xiāng)村電網(wǎng)發(fā)展模式。推進(jìn)適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)，迫在眉睫。

浙江分布式光伏發(fā)展迅猛

浙江屬于光伏三類資源區(qū)，光伏資源相對匱乏，但浙江省積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，超前支持光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，尤其是分布式光伏發(fā)展迅速，分布式光伏裝機(jī)數(shù)量和裝機(jī)容量長期處于全國前列。

截至2021年6月，全省光伏發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到1621.6萬千瓦，相比2015年年底增長884%，裝機(jī)規(guī)模已超過水電，是省內(nèi)僅次于火電的第二大電源。其中分布式光伏發(fā)電項目裝機(jī)1137.4萬千瓦，并網(wǎng)項目數(shù)達(dá)到24.2萬個。

今年5月，浙江省發(fā)布《浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，大力發(fā)展風(fēng)電、光伏，實施“風(fēng)光倍增計劃”；6月，發(fā)布《浙江省整縣（市、區(qū)）推進(jìn)分布式光伏規(guī)模化開發(fā)試點工作方案》，要求全省山區(qū)26縣全部參與試點并鼓勵積極性高、日間負(fù)荷大的區(qū)縣參與試點。“十四五”期間，浙江省規(guī)劃新增光伏裝機(jī)1300萬千瓦，其中分布式光伏實際裝機(jī)規(guī)模將超過2000萬千瓦。

為應(yīng)對大規(guī)模分布式光伏發(fā)展，國網(wǎng)浙江省電力有限公司（簡稱國網(wǎng)浙江電力）多措并舉做好農(nóng)網(wǎng)提升工作。

提升農(nóng)村電網(wǎng)光伏承載力。統(tǒng)籌規(guī)劃滿足光伏接網(wǎng)需求，統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村配網(wǎng)建設(shè)，推動配置適量儲能裝置，優(yōu)化配套工程計劃管理。推動鄉(xiāng)村電氣化提升就地消納水平。開展數(shù)智化供電所建設(shè)，推動供電所管理和服務(wù)能力雙提升，服務(wù)分布式光伏發(fā)展。制定《數(shù)智化供電所建設(shè)三年行動計劃》，建設(shè)數(shù)智供電所管理平臺，推廣供電所“互聯(lián)網(wǎng)+”及電子渠道，為分布式光伏并網(wǎng)提供更加便捷化、精準(zhǔn)化的服務(wù)。

探索分布式電源友好接入示范。在嘉興地區(qū)率先建設(shè)了覆蓋全域的“分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)”，實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)所有中低壓并網(wǎng)的分布式電源信息全接入；在寧波杭州灣新區(qū)建設(shè)了全國首個分布式電源集群調(diào)控技術(shù)試點工程，實現(xiàn)了區(qū)域367個分布式光伏發(fā)電單元的實時優(yōu)化控制。嘉興海寧尖山地區(qū)建設(shè)涵蓋儲能站、交直流混合微電網(wǎng)、電能質(zhì)量監(jiān)測與治理、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運(yùn)行示范工程，解決區(qū)域光伏發(fā)電、電動汽車和直流負(fù)荷密度較高的問題，為可再生能源高密度接入和高效利用探索一種適合推廣的模式。杭州建德供電公司在電網(wǎng)規(guī)劃階段提前做好分布式光伏規(guī)模預(yù)測，制定“新能源插座”布局原則，合理布局新能源插座，提升了分布式光伏接入和管理效率的同時，保障了電網(wǎng)供電的安全性和靈活性。

同時，國網(wǎng)浙江電力積極完善分布式光伏管理制度，并創(chuàng)新分布式光伏服務(wù)模式。

面向分布式光伏客戶提供“一網(wǎng)通辦”服務(wù)，切實提升分布式光伏并網(wǎng)效率和服務(wù)水平。創(chuàng)新推出分布式光伏云結(jié)算服務(wù)，向客戶提供結(jié)算“一次都不跑”的結(jié)算體驗。探索分布式光伏批量新裝服務(wù)，進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)辦理效率和服務(wù)體驗。與浙江省發(fā)展改革委積極溝通，推動發(fā)改投資項目在線審批平臺與電力營銷系統(tǒng)備案信息互通。依托“網(wǎng)上國網(wǎng)”App研發(fā)上線“綠電碳效碼”應(yīng)用。利用區(qū)域分布式光伏項目發(fā)電大數(shù)據(jù)，通過區(qū)域平均發(fā)電小時數(shù)對比分析，對分布式光伏項目發(fā)電水平分級評價，及時提醒客戶開展光伏運(yùn)維工作，提升光伏項目發(fā)電效率。

由于浙江在發(fā)展農(nóng)村清潔能源先行先試，電網(wǎng)企業(yè)與各級政府思想認(rèn)識統(tǒng)一，溝通順暢，措施有力，保證了各類新能源發(fā)電順利接入農(nóng)村電網(wǎng)，沒有出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。國網(wǎng)浙江電力在電網(wǎng)建設(shè)上每年持續(xù)投入較大，在建設(shè)適應(yīng)農(nóng)村各類新能源接入的農(nóng)村電網(wǎng)方面相對超前，目前浙江分布式光伏發(fā)展對農(nóng)村電網(wǎng)運(yùn)行的不利影響總體上仍在可控范圍，但是隨著今后大規(guī)模分布式光伏和多種分布式清潔能源的不斷持續(xù)接入，浙江的農(nóng)村電網(wǎng)也必將進(jìn)一步升級轉(zhuǎn)型以適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)。

農(nóng)村電網(wǎng)將面臨廣泛接入與消納的難題

由于今后將有大量分布式光伏和多種新能源的接入，農(nóng)村配電系統(tǒng)由原來的放射狀無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)的物理特性將發(fā)生很大變化。傳統(tǒng)意義上的農(nóng)村電網(wǎng)必然無法適應(yīng)大規(guī)模的間隙性分布式電源的廣泛接入。

主要表現(xiàn)在：一是農(nóng)村電網(wǎng)消納能力不足。浙江電網(wǎng)負(fù)荷基數(shù)較大，新能源在浙江電網(wǎng)的整體消納情況較好，至今未出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。然而，在局部以農(nóng)村電網(wǎng)為主的地區(qū)，由于區(qū)域負(fù)荷特性與光伏、風(fēng)電等電源出力特性不匹配，導(dǎo)致消納存在困難，需要進(jìn)行改造提升或新增變電容量。以浙江衢州為例，當(dāng)前全社會最高負(fù)荷為342萬千瓦，光伏裝機(jī)165萬千瓦，按計劃所轄四縣兩區(qū)2021～2022年要新增分布式光伏60萬千瓦、集中式光伏50萬千瓦，不但存在白天局部區(qū)域光伏發(fā)電倒送電網(wǎng)，而且存在部分時段整個市域光伏發(fā)電難以消納。

二是影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。隨著接入容量的增加，電壓偏差呈現(xiàn)先減小后增大的“U型”變化，極端情況下甚至?xí)^電壓要求上限。以嘉興海寧某臺區(qū)為例，午間光伏出力向上級電網(wǎng)倒送，用戶午間電壓最高達(dá)256伏。同時，光伏并網(wǎng)逆變器不斷增多，在光照強(qiáng)度急劇變化、輸出功率過低等情況下，產(chǎn)生大量諧波。浙江嘉興某變電站共接入73個分布式光伏發(fā)電項目，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，分布式光伏出力在30%時，電流總諧波畸變率高達(dá)14%，超過標(biāo)準(zhǔn)5%的限值規(guī)定。

三是影響配網(wǎng)自動化和繼電保護(hù)動作。傳統(tǒng)農(nóng)村配電網(wǎng)一般不考慮雙側(cè)或多側(cè)電源情況，保護(hù)配置3段電流保護(hù)，且大部分為無方向過流保護(hù)。大量分布式光伏接入后，系統(tǒng)故障時系統(tǒng)及光伏均向故障點提供短路電流，改變了流經(jīng)保護(hù)的電流，可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動、拒動等行為，同時，存在備自投、重合閘等保護(hù)不正確動作風(fēng)險，將進(jìn)一步擴(kuò)大電網(wǎng)事故范圍。

四是諧波的影響及危害。分布式光伏高比例接入時，由于逆變器等電力電子元件大規(guī)模接入電網(wǎng)，加上有些逆變器質(zhì)量不佳，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染并嚴(yán)重超標(biāo)。電網(wǎng)諧波的危害是多方面的，會導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增大、繼電保護(hù)誤動作、儀表測量不準(zhǔn)確等問題，降低了供電可靠性和電能質(zhì)量。

五是縣級電網(wǎng)調(diào)峰難度加大。光伏等間隙性非調(diào)峰電源高比例接入縣級農(nóng)村電網(wǎng)，電網(wǎng)可調(diào)度的調(diào)峰資源突顯不足，由于傳統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)沒有儲能裝備，會導(dǎo)致局部地區(qū)白天光伏發(fā)電高峰而實際負(fù)荷低谷時段調(diào)峰難度加大，節(jié)假日期間尤為突出。

加快建設(shè)適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)

針對上述問題，電網(wǎng)企業(yè)當(dāng)前首先應(yīng)重視開展以下工作：開展縣配電網(wǎng)對分布式光伏接入能力調(diào)查和評估；開展分布式光伏大規(guī)模接入對配電網(wǎng)和負(fù)荷側(cè)電壓影響的研究；開展不同容量光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)的諧波測試；開展分布式光伏并網(wǎng)對農(nóng)村電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究；開展光伏發(fā)電量就地消納和就近消納的調(diào)查評估；開展適應(yīng)分布式光伏消納的儲能裝置相關(guān)技術(shù)研究。

其中，在儲能側(cè)，要探索集中式和分布式相結(jié)合的儲能配套方案，充分發(fā)揮儲能對電網(wǎng)的多時空尺度支撐能力，有效解決山區(qū)縣源荷發(fā)展不均衡、不對稱的問題。推動出臺“配額制”儲能建設(shè)模式，解決在儲能裝置建設(shè)方面存在的“發(fā)電企業(yè)不愿投、電網(wǎng)公司不能投、社會資本不想投”困局。修訂完善鄉(xiāng)村電網(wǎng)規(guī)劃編制導(dǎo)則和設(shè)計、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，今后在鄉(xiāng)村電網(wǎng)的建設(shè)中要考慮大量分布式光伏（包括其他新能源）的消納和配備一定數(shù)量的儲能裝置（包括分布式抽蓄電站、有庫容的山區(qū)小水電抽蓄改造和成熟技術(shù)的化學(xué)儲能等），并作為鄉(xiāng)村電網(wǎng)不可分割的組成部分。

新型農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)離不開全社會的重視。廣大的農(nóng)村是可再生清潔能源發(fā)展和接入的重要地區(qū)。新型農(nóng)村電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)最重要的就是應(yīng)該有具有消納大量的可再生分布式清潔電源的接入能力，并確保農(nóng)村電網(wǎng)安全和供電質(zhì)量；新型農(nóng)村電網(wǎng)的建立要考慮各地不同的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和分布式光伏發(fā)電的特點，不可一刀切；新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)需要科技創(chuàng)新引領(lǐng)，加快電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和先進(jìn)可靠、價格低廉的設(shè)備和產(chǎn)品的研發(fā)，更需要社會各界的支持。

要開展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃研究，完善農(nóng)村配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。開展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃的研究，提出優(yōu)化調(diào)整方案，在規(guī)劃引領(lǐng)下實現(xiàn)分布式光伏有序建設(shè)和接入。全面梳理和完善分布式光伏發(fā)電的相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)，防止一哄而起和運(yùn)動式推進(jìn)。完善相關(guān)管控流程，引導(dǎo)源、網(wǎng)、荷、儲協(xié)同發(fā)展。積極做好光伏并網(wǎng)服務(wù)、光伏并網(wǎng)配套工程建設(shè)，加強(qiáng)對農(nóng)村配電網(wǎng)的升級改造，確保大量分布式光伏并網(wǎng)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

要大力培育農(nóng)村用電市場、就地就近消納光伏發(fā)電。進(jìn)一步提高電能在農(nóng)村終端能源的比重，著力推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活電氣化，努力提升農(nóng)村地區(qū)分布式光伏就地消納能力。

要促進(jìn)政策和法規(guī)的建立，推進(jìn)新型農(nóng)村電網(wǎng)（電力系統(tǒng)）的發(fā)展。要推進(jìn)制定政府的相關(guān)政策法規(guī)，在合理的價格下引導(dǎo)投資方、消納方和電網(wǎng)企業(yè)按市場化規(guī)則有序運(yùn)作。制訂投資人在光伏并網(wǎng)需承擔(dān)的儲能和消諧的責(zé)任原則，對配套的儲能裝置和消諧設(shè)備可以由投資人自建自管，也可以采取市場化認(rèn)購，統(tǒng)一建設(shè)共享資源等辦法。

要進(jìn)一步提高認(rèn)識建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)重要性。要在當(dāng)?shù)卣腿鐣岣呓ㄔO(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)對于消納大規(guī)模分布式清潔能源，實現(xiàn)我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要性的認(rèn)識，在政府部門層面建立新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)小組，制定階段性建設(shè)規(guī)劃與計劃，有力推動新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)。■