八師石河子市光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策研究

李景云

新疆天富金陽新能源有限責(zé)任公司 新疆 石河子 832000

為認(rèn)真貫徹落實(shí)“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念,落實(shí)可再生能源消納責(zé)任制,努力建設(shè)安全清潔高效智能的能源系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更大范圍配置能源資源,加快清潔能源建設(shè),八師石河子市預(yù)計(jì)2021年清潔能源占比調(diào)整至10%,替代煤炭40萬噸,;2025年清潔能源占比調(diào)整至21.2%、替代煤炭81.3萬噸。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),需大規(guī)模配置光伏發(fā)電裝機(jī),預(yù)計(jì)到2025年需新增光伏發(fā)電裝機(jī)3吉瓦。現(xiàn)簡(jiǎn)要分析八師石河子市光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)并提出對(duì)策建議。

1 八師石河子市光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

1.1 新疆太陽能資源狀況 從太陽輻射的成分看,新疆的直接輻射年總量為2600～4033MJ/m2,占太陽總輻射45%～65%。北疆3l00～24198.76MJ/m2,南疆2500～3200MJ/m2,東疆最多3700～4000MJ/m2。直接輻射量隨季節(jié)變化明顯,一般以7月或6月最多,12月最少,最多月是最少月的3～7倍,緯度越高,直接輻射量的季節(jié)差異越明顯新疆太陽能資源十分豐富,年輻射總量達(dá)5430～6670MJ/m2,年輻射總量比我國同緯度地區(qū)高10%～15%,比長江中下游地區(qū)高15%～25%。石河子市屬于太陽能資源全國Ⅱ類地區(qū),根據(jù)《太陽能資源評(píng)估方法》(QX/T 89-2008),屬于太陽能輻射豐富地區(qū)。根據(jù)本市域內(nèi)現(xiàn)有光伏電站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),太陽年輻射為2001.5KWh/m2月,當(dāng)?shù)匾话愎夥娬镜牡刃Х逯等照招r(shí)數(shù)為2001.5h。

1.2 八師石河子市電網(wǎng)狀況 八師石河子主電網(wǎng)總體呈網(wǎng)格型,大致可分為中南部負(fù)荷中心、東北部莫索灣片區(qū)和西北部下野地片區(qū)。其中,北部與中南部輸電斷面通過3回220k V線路互聯(lián),東北部與西北部通過1回220k V線路互聯(lián)。八師石河子電網(wǎng)220千伏線路53條,長度583.52千米;110千伏線路67條,長度928.79千米;35千伏線路共90條,長度651.78千米。供電區(qū)域7762平方公里,擁有石河子墾區(qū)220千伏大環(huán)網(wǎng)為骨干、110千伏電網(wǎng)為輔助的電網(wǎng)系統(tǒng),逐步打造安全、穩(wěn)定、可靠城市智能電網(wǎng)。

1.3 裝機(jī)情況 截至2019年底,新疆電力總裝機(jī)9319萬千瓦,其中光伏發(fā)電裝機(jī)1026萬千瓦,占總裝機(jī)的11%。2019年國網(wǎng)調(diào)度口徑新疆全網(wǎng)發(fā)電量3159.18萬千瓦時(shí),其中光伏發(fā)電量128.63億千瓦時(shí),占總發(fā)電量的4%。新疆2019年棄光電量10.21億千瓦時(shí),棄光率7.3%,首次降至10%以下。石河子電網(wǎng)總裝機(jī)為606.1萬千瓦,其中:水電裝機(jī)總?cè)萘繛?3.1萬千瓦;火電裝機(jī)總?cè)萘繛?74.5萬千瓦;光伏裝機(jī)總?cè)萘繛?萬千瓦;垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)為1.5萬千瓦。

2 八師石河子市發(fā)展光伏發(fā)電項(xiàng)目面臨的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 建設(shè)用地不足風(fēng)險(xiǎn) 建設(shè)地面集中式光伏電站,每100萬千瓦需土地約3.5萬畝,且要求每個(gè)集中連片的地塊至少為5000畝。同時(shí),為降低光伏發(fā)電的電價(jià),需要土地價(jià)格盡量低(參考其他地區(qū)光伏用地,應(yīng)低于5元/畝·年)。目前還沒有確定的土地位置和價(jià)格,影響光伏項(xiàng)目推進(jìn)。

2.2 消納能力影響電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn) 八師光伏規(guī)劃裝機(jī)700萬千瓦,正常運(yùn)行時(shí)因光照大幅變化而引起出力短時(shí)波動(dòng)可達(dá)70%,即490萬千瓦,占八師電網(wǎng)最大負(fù)荷的80%,對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行將造成巨大壓力。

目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,在不需額外技術(shù)手段(火電深度調(diào)峰改造、儲(chǔ)能等)輔助的條件下,光伏消納限制的邊界條件即光伏滲透率為25%。也就是說當(dāng)光伏電源(分布式)全年提供的電量占系統(tǒng)負(fù)荷全年耗電總量的25%以下時(shí),不會(huì)威脅現(xiàn)有電網(wǎng)體系的安全穩(wěn)定運(yùn)行。依照此理論結(jié)合2018年供電量情況,可以得出表1:

表1 八師石河子市最大光伏裝機(jī)規(guī)模測(cè)算表

2.3 電網(wǎng)調(diào)峰困難大的風(fēng)險(xiǎn) 公共電網(wǎng)最大發(fā)電負(fù)荷237.0萬千瓦,最小99.06萬千瓦。石河子電網(wǎng)屬于典型的大機(jī)小網(wǎng),單機(jī)電源大、且自備電廠裝機(jī)比重大,調(diào)峰機(jī)組數(shù)量少且質(zhì)量低、尤其不具備電熱解耦特性,公網(wǎng)機(jī)組均為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,均遵循“以熱定電”原則,在關(guān)停10萬等級(jí)小機(jī)組之后,調(diào)峰能力進(jìn)一步弱化。晚高峰負(fù)荷時(shí),因光伏不出力而需火電機(jī)組大發(fā),但午高峰負(fù)荷時(shí),因光伏大發(fā)而需火電大幅降低運(yùn)行出力,即“火電為光伏調(diào)峰”。然而,過低的出力要求可能導(dǎo)致機(jī)組無法穩(wěn)定燃燒。此外,隨著機(jī)組運(yùn)行出力降低,將引起運(yùn)行煤耗上升、污染物排放增加及運(yùn)行壽命縮短等問題。

由表2可知:

表2 八師石河子市調(diào)峰空間測(cè)算表

僅天富公網(wǎng)機(jī)組調(diào)峰:則對(duì)光伏的消納容量為10萬千瓦左右。超過該值,則會(huì)在冬季供暖期有可能發(fā)生光伏限電情況,夏季則最多消納100萬光伏裝機(jī)。天富公網(wǎng)機(jī)組+天鋁合盛機(jī)組:在天鋁、合盛自備電廠全部參與公網(wǎng)機(jī)組調(diào)峰,且保證調(diào)峰質(zhì)量的情況下,則對(duì)光伏消納規(guī)模區(qū)間為134-224萬千瓦。天富電網(wǎng)+天業(yè)電網(wǎng):若將天業(yè)機(jī)組統(tǒng)籌納入,則光伏消納規(guī)模區(qū)間為191-282萬千瓦。若考慮國網(wǎng)220k V聯(lián)絡(luò)線約有30萬左右調(diào)峰能力,則石河子電網(wǎng)調(diào)峰區(qū)間進(jìn)一步增加至221-312萬千瓦左右。

2.4 電價(jià)傳導(dǎo)能力不足的風(fēng)險(xiǎn) 按照5吉瓦規(guī)模計(jì)算,在不考慮土地投資及光伏發(fā)電站限電的情況下,按照銷售電價(jià)0.25元/千瓦時(shí),25年總發(fā)電量16166225萬千瓦時(shí),年平均利用小時(shí)數(shù)約1293.3小時(shí)。貸款利率6%,進(jìn)行財(cái)務(wù)分析得出項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率4.52%,項(xiàng)目全投資內(nèi)部收益率4.89%。

項(xiàng)目收益較為可觀。因光伏出力頻繁波動(dòng),導(dǎo)致火電大量頻繁地為其調(diào)峰,造成火電機(jī)組運(yùn)行成本增加約10%。以上測(cè)算未包含輸電費(fèi)用,約占12%左右。光伏全電價(jià)(光伏電價(jià)+輸電費(fèi)用+調(diào)峰成本)仍然高于火電電價(jià),且難以傳導(dǎo)至終端用戶,造成電網(wǎng)收益下降,風(fēng)險(xiǎn)增加。

3 對(duì)策建議

3.1 政策支持 統(tǒng)一協(xié)調(diào),由師市相關(guān)部門牽頭,協(xié)調(diào)各方,落實(shí)光伏建設(shè)可利用土地,以便于從各地塊中選擇最適合的位置建設(shè)光伏電站,也利于及配套電網(wǎng)改造。

政府提供地價(jià)、稅收優(yōu)惠、財(cái)政貼息等政策,并幫助企業(yè)獲取國家開發(fā)銀行、農(nóng)業(yè)發(fā)展銀行環(huán)保及新能源專項(xiàng)貸款,支持企業(yè)在本地延長光伏產(chǎn)業(yè)鏈,擴(kuò)大產(chǎn)能,提高產(chǎn)值。

3.2 采取綜合一體化電網(wǎng)安全穩(wěn)定措施 在光伏電站及匯集站配置功率快速控制裝置(系統(tǒng))及穩(wěn)定控制裝置(穩(wěn)定控制裝置集成次同步振蕩緊急控制功能),并對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)有的穩(wěn)定控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。將配置的常規(guī)PMU裝置改為寬頻測(cè)量裝置,并進(jìn)行現(xiàn)有WAMS主站的功能升級(jí)。在系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,在光伏匯集站配置一定容量的集中動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVG)。

3.3 要求自備電廠參與電網(wǎng)調(diào)峰 師市出臺(tái)自備電廠參與調(diào)峰的強(qiáng)制性政策文件,或出臺(tái)調(diào)峰輔助補(bǔ)償機(jī)制,要求八師各自備電廠參與調(diào)峰,提高八師光伏接納能力。

3.4 對(duì)現(xiàn)有電價(jià)體系進(jìn)行優(yōu)化 為提高八師整個(gè)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和效率,需要對(duì)電源、電網(wǎng)、用戶各環(huán)節(jié)的成本和價(jià)格進(jìn)行統(tǒng)一考慮,通過電價(jià)體系的優(yōu)化,促進(jìn)各方利益的平衡和電力系統(tǒng)內(nèi)各參與方的均衡及可持續(xù)發(fā)展。