“雙碳”目標下太陽能發電發展規劃研究

摘 要：為實現“雙碳”目標，有必要在縣域構建安全低碳、綠色高效的能源保障體系，打造新型低碳智慧縣城。為安全高效利用縣域空間資源，分布式新能源+儲能等新興技術規模化應用成為綠色低碳發展的重點，現以臨沂市蒙陰縣分布式光伏規劃為例開展研究工作。堅持統籌規劃、有序推進的原則，因地制宜開發建設光伏發電系統，配合先進共享儲能技術，提高光伏就地消納能力，改善電能質量水平，節約優化配電網投資，提高居民及工商業綠電消費占比;服務農村經濟發展，拓寬農民增收渠道，改善農村生產生活條件，增進農民福祉，實現全區碳達峰、碳中和與鄉村振興兩大國家重大戰略。

關鍵詞：分布式光伏;電力消納;效益分析;碳排放

0 引言

大力發展新能源是推動綠色低碳發展、加快生態文明建設的重要支撐，是應對氣候變化、履行我國國際承諾的重要舉措，我國實現2030年前碳排放達峰和努力爭取2060年前碳中和的目標任務艱巨，需要進一步加快新能源發展。為打造“南有浙江安吉，北有山東蒙陰”的縣域品牌，在“美麗中國先行示范區”建設上走在前列，蒙陰縣大力推廣光伏建設，為建設美麗、富強、幸福新蒙陰貢獻力量。

目前蒙陰縣集中式光伏基本已開發完畢，受場地條件限制、政策因素等影響，未來蒙陰縣大片開發集中式光伏的可能性較小。而蒙陰縣建筑屋頂資源豐富、分布廣泛，開發建設屋頂分布式光伏潛力巨大。推進屋頂分布式光伏建設，有利于整合資源，實現集約開發，有利于引導居民綠色能源消費;是暢通綠水青山和金山銀山的轉化路徑，也是實現碳達峰、碳中和與鄉村振興兩大國家重大戰略的重要措施。

利用地方優勢建設大型片區的分布式光伏項目可以有效利用閑置屋頂資源，充分利用太陽能資源，向用戶供給大量的清潔能源并提升能源利用效率，有利于促進能源結構向低碳化、清潔化轉變，降低對煤炭、石油等化石能源的依賴和消耗;有利于供能側減少二氧化碳的排放，為減緩氣候變暖做出貢獻;同時也契合了鄉村振興戰略中“生態宜居”的要求，能為農民創收，推動美麗鄉村建設。

1 分布式光伏發展現狀及基礎

1.1 ? ?分布式光伏發展現狀

蒙陰縣10 kV及以下分布式光伏接入客戶數由2015年的33戶增至2021年（上半年）的1.03萬戶，光伏裝機總容量增至289.93 MW，其中10 kV分布式光伏接入戶數11戶，總裝機容量36.5 MW;0.4 kV及以下分布式光伏接入客戶數10 288戶，總裝機容量253.43 MW。臺區光伏滲透率42.6%，全市第一，高于全省平均水平。隨著分布式光伏接入電網的比例越來越高，蒙陰縣配電網的消納能力略顯不足，光伏高峰出力會導致潮流反送。光伏潮流倒送的過載問題會影響電網安全穩定運行，導致末端過電壓問題。此外，分布式光伏還存在運維效率較低、無統一的管理平臺等問題。

1.2 ? ?分布式光伏發展基礎

采用Meteonorm數據作為基礎數據進行預測。光伏項目所在區域年輻射量1 403.4 kW·h/m2，其中春季439.1 kW·h/m2、夏季453.9 kW·h/m2、秋季296.5 kW·h/m2、冬季213.9 kW·h/m2，最大、最小總輻射量月份分別為5月、12月，總輻射量分別為170.5 kW·h/m2、62.9 kW·h/m2，具體如圖1所示。根據《太陽能資源評估方法》（GB/T 37526—2019）[1]，項目試點屬于太陽能資源較豐富地區，太陽能資源穩定程度為0.368 9，表明項目試點的太陽能資源穩定，適宜太陽能資源的開發利用。

2 分布式光伏并網分析

2.1 ? ?光伏并網模式

根據光伏建設場景和本地電網政策，可將光伏并網模式分為全部自發自用，自發自用、余電上網，全額上網3種模式。

2.2 ? ?接入系統方案設想

（1）220 V戶用接入：適用于在居民家庭屋頂建設光伏，家庭用電電壓為220 V的場景。

（2）380 V工商業接入：適用于在小型工商業和學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂上建設光伏的場景。

（3）10 kV并網接入[2]：適用于在大型工商業等屋頂資源集中、可裝機容量大的場景。

2.3 ? ?光伏消納配套措施

蒙陰縣部分區域光伏產業發展較快，部分鄉鎮已出現光伏消納與需求間的矛盾;光伏接入最大功率受設備容量、末端電壓偏差、線路容量等約束影響。因此，為提升蒙陰縣光伏利用水平，須將光伏、電網、儲能、消納等因素統籌考慮，制訂提升光伏消納能力的技術措施。

（1）建設外送消納通道：蒙陰縣農村區域光伏裝機量大，可再生能源就地消納能力有限，且外送通道不足，容易造成棄光現象。因此需加強外送通道建設，提高分布式電源的外送能力。

（2）改造變電設施及線路：部分地區電網網架薄弱，變電設施和線路規格較小，容易造成線路過載、短路電流大[3]等問題，無法滿足大規模分布式光伏并網接入，需要對原有的配電線路及變電站進行改造升級。

（3）多種方式并網：根據光伏分布情況、現場電網情況，制訂差異化接入方案。差異化接入方案包括配變低壓母線接入、專用升壓變壓器接入、專用10 kV并網接入等。

（4）配套儲能建設：根據光伏分布和電力消納等因素，研究用戶側分布式儲能和電網側集中式共享儲能的應用。

（5）柔性直流互聯系統：合理配置適量柔性直流互聯系統的光伏發電系統不僅能減少用戶對電網的依賴，且能使光伏發電的功率平滑輸出，對電網不會造成大的沖擊，有利于最大化就地消納光伏發電，減少損耗。

（6）推廣電能替代：通過在工農業生產制造、電力供應與消費、交通運輸、居民采暖、家庭電氣化等五大領域拓展電能替代廣度、深度，提升終端消費電氣化水平，提升消費側分布式光伏消納能力。

3 分布式光伏規劃

3.1 ? ?近期分布式光伏規劃

優先篩選開發條件良好、消納能力強、商業模式成熟、具有明確政策導向的項目作為近期“十四五”期間開發重點，如：（1）峰谷電價差較大的工業用戶，根據用電特性及電價水平，通過分布式光伏+儲能系統，降低用電成本;（2）政府機關、學校、醫院等公共建筑，充分利用空間資源安裝光儲系統;（3）針對規劃的供電要求較高的用電企業，建設分布式光伏+儲能系統，可提供電源緊急備用、改善電能質量等增值服務;（4）近期具有碳排指標壓力的企業。

結合蒙陰縣各類型屋頂條件，參照前述項目近期重點方向，按照“宜建盡建”的原則，蒙陰縣不同類型屋頂分布式光伏規劃如表1所示。

3.2 ? ?遠期分布式光伏規劃

蒙陰縣遠期總體建設規模約為569 MW，總發電量6.711 2億kW·h。蒙陰縣遠期不同類型屋頂分布式光伏規劃如表2所示。

4 “十四五”期間規劃效益分析

4.1 ? ?經濟效益

4.1.1 ? ?促進蒙陰縣經濟發展

“十四五”期間，本規劃光伏新增總裝機容量167 MW，項目總投資約7.35億元，可以光伏為核心，實現“一業促多業”“一點帶多點”，促進清潔能源產業規模化發展與傳統產業抱團發展，帶動各產業上下游產業的發展，推進傳統產業轉型升級，助力蒙陰縣新舊動能轉換，力促生態工業強項更強、優勢更優。初步估算可帶動產業投資約7.7億元，綜合經濟效益約15.05億元。

4.1.2 ? ?為當地用戶帶來經濟效益

根據《國家發展改革委關于2021年新能源上網電價政策有關事項的通知》（發改價格〔2021〕833號），對新備案集中式光伏電站、工商業分布式光伏項目和新核準陸上風電項目，中央財政不再補貼，實行平價上網，2021年新建項目上網電價按當地燃煤發電基準價執行，山東省燃煤發電基準價為0.393 9元/（kW·h）。

（1）至2025年新增黨政機關建筑屋頂光伏裝機容量7.92 MW，未來25年共發電2.37億kW·h，綜合電價按折后（8.5折）電價0.442元/（kW·h）計算，未來25年總收益2 023萬元，年均可以創造81萬元的經濟效益。

（2）至2025年新增學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂光伏裝機容量27.38 MW，未來25年共發電8.19億kW·h，綜合電價按折后（8.5折）電價0.442元/（kW·h）計算，未來25年總收益6 991萬元，年均可以創造280萬元的經濟效益。

（3）至2025年新增工商業廠房屋頂光伏裝機容量68.02 MW，未來25年共發電20.33億kW·h，考慮峰谷電價差后綜合電價按0.736 2元/（kW·h）計算，未來25年總收益11.98億元，年均可以創造4 790萬元的經濟效益。

（4）至2025年新增農村居民屋頂光伏裝機容量63.67 MW，未來25年共發電19.03億kW·h，農村居民業主總收益1.91億元，年均可以創造764萬元的經濟效益。其中考慮由投資方融資建設，農村居民業主前20年收取租金，第20年以后光伏電站所有收益歸屋頂業主所有。屋頂光伏容量按20 kW計算，共安裝40塊組件，每塊組件租金為20元/年，每年收益為800元，后五年收益為4.4萬元，25年總收益約6.0萬元。

綜上分析，本規劃未來25年可為當地用戶創造經濟效益14.79億元，年均收益5 914萬元。

4.1.3 ? ?進一步增加地方財稅收入

本規劃穩定運營后，每年能為當地政府貢獻大量的稅收，25年共增加1.73億元，平均每年增加692萬元。此外，通過帶動建筑、建材、發電設備等行業的發展，也將間接推動地方政府稅收的增長，這有利于提升地方政府的財政支出能力，進而增強政府利用財政資金加大地方投資，完善公共設施建設、提高地區公共服務水平的能力，有助于進一步推進民生工程的建設。

4.1.4 ? ?一定程度上帶動就業

項目整體建設過程可吸納當地閑散勞動力，每年可增加1 800人次就業，項目整體建成后，產業帶動當地就業，可以提供100人左右的運維崗位。在穩定就業過程中，除著力擴大就業渠道、增加崗位供給外，還可培養勞動者的光伏專業技能。穩定就業，提升就業質量，使更多勞動者成為創業者。

4.2 ? ?社會效益

4.2.1 ? ?綠色低碳，助力“雙碳”目標實現

推進屋頂分布式光伏建設，有利于優化能源結構，提前構建以新能源為主體的新型電力系統，實施可再生能源替代行動，控制化石能源總量;有利于經濟社會的可持續發展，引導居民綠色低碳能源消費，為助力碳達峰、碳中和目標實現邁出堅實的一步，提升蒙陰縣“碧水映青山，綠色新蒙城”的社會形象。

4.2.2 ? ?推進鄉村振興戰略實施

本規劃積極響應蒙陰縣建設全國鄉村振興示范縣工作方案，統籌推進鄉村“五大振興”，實現農業高質高效、鄉村宜居宜業、農民富裕富足。建設戶用光伏電站，可保障農民增收致富，助力實施鄉村振興戰略。

4.2.3 ? ?鞏固拓展脫貧攻堅成果

戶用光伏電站建設項目能拓寬農民增收渠道，改善農村生產生活條件，促進社會公平正義，增進農民福祉，讓億萬農民走上共同富裕的道路，鞏固拓展脫貧攻堅成果。

4.2.4 ? ?降低企業能耗，緩解用電緊張問題

對于園區生產型企業能耗大的問題，企業如采用光伏發電系統進行補充，特別是在用電高峰期，不僅能享受折扣電價，而且發電相對穩定，光伏發電時間與企業用電高峰時段基本一致，可真正達到削峰作用，在一定程度上緩解當地電網供電壓力。

4.2.5 ? ?推動節約型社會建設

蒙陰縣正處于工業化、城鎮化快速發展的階段，經濟建設需要用到很多電力資源，太陽能是一種新型能源，能減少其他不可再生能源的消耗。而本規劃的實施是充分利用太陽能發電的重要舉措，有利于推動建設節約型社會。

4.3 ? ?環境效益

根據測算，光伏發電的CO2排放量為15～34 g/（kW·h），光伏發電的CO2排放量只是化石能源的1/40～1/20，所以光伏發電在降低碳排放方面擁有壓倒性優勢。

本規劃的實施有利于加快推進蒙陰縣“美麗中國先行示范區”建設方案中碳匯交易工作，帶來可預見的環境效益。至2025年蒙陰縣分布式光伏（420.43 MW）減排量如表3所示。通過中國碳交易網查詢近年來市場碳交易均價在50元/t左右，預測至2025年蒙陰縣每年的碳交易可達2 473萬元。通過碳減排收益分享，不僅能加快光伏投資企業建設成本的回收，還為園區生產企業創造了額外收益。

5 結論及建議

（1）蒙陰縣光伏規模化開發規劃，可優化用能結構，使光伏成為主力能源之一。“十四五”期間，蒙陰縣將逐步用分布式光伏代替傳統的化石能源，帶來可預見的經濟、社會效益，并完成總體規劃碳排放目標，為實現碳達峰、碳中和目標助力。對于后續規劃建設的分布式光伏電站，通過消納和電網條件分析，提出配套的光伏消納技術措施。

（2）針對開發企業分布式光伏項目備案流程，建議電網公司與企業對電網接入申請流程及其他配套流程進行創新并監督實施;建議對分布式電力交易機制進行創新，多方融合打造數字化綠電交易平臺;建議制訂積極政策，提升企業、個人安裝光伏意愿。

[參考文獻]

[1] 太陽能資源評估方法：GB/T 37526—2019[S].

[2] 紀雯.電力系統設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

[3] 熊信銀.發電廠電氣部分[M].4版.北京：中國電力出版社，2009.

收稿日期：2021-08-30

作者簡介：陳麗華（1989—），女，福建寧德人，工程師，從事電力系統規劃設計工作。