分布式光伏在高海拔地區的應用

張 航，韓進孝，郝良霞，納 珍

（國網青海省電力公司西寧供電公司，青海 西寧 810003）

隨著可持續發展理念的不斷深入以及電力行業的不斷發展，清潔能源發電占比將會越來越重，成為一種重要的發電模式。分布式光伏具有傳輸損耗小，可就地消納，環境污染小等優勢，近年來，越來越受到發電企業的青睞。高海拔地區豐富的太陽能資源為分布式光伏發展提供了良好的基礎條件，隨著光伏發電技術突飛猛進的發展，青海已經在多地布局分布式光伏。為了響應國家光伏扶貧政策，青海實行電價補貼，大型光伏項目生產的電能不僅能夠自行利用，富余的電量還可以輸送上網。因此，“自發自用、余量上網”模式取得了較好的社會效益和經濟效益。

1 地理特性

分布式光伏需要根據土地利用性質和利用面積，以及用戶用電需求，靈活合理地在高海拔地區采用分布式電站和屋頂光伏兩種建設型式，而且可以充分利用高海拔地區光照強度大的特性，提高光能利用效率，進而推廣清分布式光伏建設。

從高海拔地區站址選擇區域進行分析，以海拔高度2200 m的西寧地區為例，通過統計，全年總輻射量可達5500～5800 MJ/m2，明顯高于西北海拔較低的陜西西安地區4000～4500 MJ/m2。與市區相比，西寧農村地區太陽輻射更強，光照時間更長，地域更遼闊，空地更容易獲得，使其成為更適合建設分布式光伏電站的地方，如表1所示。

表1 西寧市縣（區）年均總輻射量統計表

2 建設范例

在青海農村地區，由于未利用土地面積廣闊，因此布局選址建設光伏電站相對容易。例如青海循化“十三五”14.3 MW 村級光伏扶貧電站，位于循化縣農村地區，總占地面積約0.33 km2，采用分塊發電集中并網的模式，電站由10個子方陣組成，通過35 kV 線路上網。光伏電站于2019 年并網發電，年發電量2073.5 萬kWh，上網電價為0.75 元/kWh，每年售電收益約1555萬元。按照國家出臺的《村級光伏電站收益分配管理辦法》，青海省制定了村級光伏扶貧電站收益分配指導意見，確定了村級電站資產全部歸貧困村，村級電站發電收益全部歸貧困村。青海循化光伏扶貧電站收益除去運維費用外，每年可幫扶約50個貧困村，每個貧困村提供約30萬元幫扶資金。

在西寧市區，土地利用效率高，地塊性質相對復雜，于是許多大型企業采用分布式屋頂光伏的發電模式，既合理利用率了屋頂的閑置區域，又增加了發電收益。例如西寧市城東區黃河水電光伏產業創新中心科技大樓，建筑面積約14178.47 m2。在大樓屋頂布置單晶硅組件432塊，裝機規模125.28 kWp；布置鋼化夾膠玻璃組件1080 塊，裝機規模為242.9 kWp。屋頂光伏于2020 年通過10 kV 線路上網，消納方式為“自發自用、余量上網”，年發電量可達9000 kWh，如圖1所示。

圖1 屋頂光伏示意圖

3 發電優勢

分布式光伏具備特有的發電優勢，使其在高海拔地區應用越來越廣泛。

3.1 傳輸損耗低

分布式光伏建設通常選擇靠近用戶的位置，方便生產的電能就近消納，減少傳輸距離，降低電能在傳輸過程中的損耗，增加用戶的收益。

例如在西寧市區建設一處0.3 MW 屋頂光伏，接入10 kV 線路上網，按照平均線損率5.98%進行計算，一年可減少負荷損失約450 kWh。在農村地區，輸電線路更長，線損更大，光伏電站可以選擇就近入網，輸電距離通常小于10 km，損失的負荷相比于常規電站大大降低。

3.2 并網方式靈活

分布式光伏通常在不同容量接入時需要匹配與之相對應的電壓等級。結合青海配電網現有電壓等級的實際狀況，依據光伏裝機容量的大小、建設地點與接入點距離，擇優選擇接入0.38、10、35 kV電壓等級系統。

通常情況下，單體光伏發電容量較小，接入0.38 kV 電網，容量較大則接入10 kV 及以上電網。如果就近線路沒有適合的電壓等級，可考慮安裝升壓或者降壓裝置，并網發電。

3.3 建設運維方便

市區及工業園區屋頂光伏通常采用鐵鋰電池儲能形式，光伏組件為單晶硅或者多晶硅，逆變器為集中式，支架固定式安裝，由專業人員負責收集整理技術數據，進行設備監控。如果因為天氣等原因發生故障，運維人員能夠及時發現故障設備并及時更換，實現精準運維。

在農村地區的光伏電站，配套相應的繼電保護及自動裝置。無論何種原因導致系統設備發生故障時，裝置能夠將故障點阻斷隔離，使故障不能擴散蔓延。由于輸電線路較短，大大降低了線路故障風險。

3.4 有利于環境保護

高海拔地區光伏產業組件主要材料為單晶硅、多晶硅、非晶薄膜等，生產過程不會產生大量的工業廢料和有害氣體，從生產源頭上減少了工業污染。

青海省坐擁東川工業園、甘河工業園區等高科技產業園區，園區內亞洲硅業等生產企業生產的硅材料能夠就地就近使用，從而減少了運輸工程中的材料損耗及空氣污染。

分布式光伏利用太陽能清潔能源進行發電，鐵鋰電池進行儲能，逆變器進行轉化。與火力發電相比，發電全程不會產生二氧化硫等有害氣體和二氧化碳等溫室氣體。與水力發電相比，不會因為占用生物的棲息地而影響自然界的客觀規律。與核能發電相比，發電過程不會產生大量工業廢水廢料，降低了廢棄物處理產生的費用。

3.5 解決邊遠地區的供能

除以上優勢外，與火電、水電、核電相比，分布式光伏還具有建設成本低、建設規模小、裝接容量小、調度靈活等特點，能夠解決邊遠地區建設和運輸成本過高，輸電線路過長，電力需求較小，供電可靠性較低的問題。是一次性投資，長期性受益的工程項目。

4 結束語

隨著國家清潔能源產業的快速發展，分布式光伏在日照時間長、土地面積廣的高海拔地區能源占比將會越來越大，要滿足更多用戶的接入需求，實現光伏電量“自發自用，余量上網”。盡管分布式光伏具備許多優點，建設條件仍然受到自然環境的影響，因此必須進一步改進設備的制造工藝，提高光能的接收效率和電能的轉化效率，同時還需采取合理有效地措施控制購置、建設和運維檢修成本，才有可能在全國范圍內大面積推廣分布式光伏。