分布式发电：从规模化到市场化还有多远？

文／本刊记者 贾常艳／

分布式发电作为推进电力市场改革的重要发展点，近来受到了政府的高度重视。先是《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》的发布，要求大力开拓分布式光伏发电市场，建设100个分布式光伏发电规模化应用示范区。近日，又有国家发改委印发《分布式发电管理暂行办法》，分布式发电系统全方位的发展初见端倪。

分布式发电因就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的四大原则，使其成为新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。在有效提高同等规模光伏电站的发电量的同时，分布式发电还能有效解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。尽管如此，分布式发电在当前的政治经济背景下发展，首先要避免发展过热，从源头上避免如某些新能源一拥而上的行为。除此之外，如何保证最大化的发电量，如何与电网协调发展成为分布式发电破解产业困局的难点。总之，分布式发电还有很多路要走，在路上还需要攻克一座座的大山。

何为分布式发电？

分布式发电是相对于集中式发电而言的一种发电形式。我国对分布式发电的定义在日益完善中。国网公司企标Q/GDW480-2010《分布式电源接入电网技术规定》表示分布式电源是指接入35千伏及以下电压等级的小型电源，包括同步电机、感应电机、变流器等类型；行标《分布式电源接入配电网技术规定》（报批稿）表示分布式电源是指接入35千伏及以下电压等级、位于用户附近、就地消纳为主的电源，包括同步发电机、异步发电机、变流器等类型；《关于做好分布式电源 网服务工作的意见》表示分布式电源是指适用于接入10千伏及以下、单个 网点6兆瓦以下的分布式电源。2012年，国家电网公司《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》(暂行)中规定，分布式光伏发电是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的光伏发电项目。

目前，分布式发电的主要类型包括光伏发电、风力发电、小水电、燃料电池发电、微型燃气轮机、储能电池组。而分布式光伏的发展在分布式发电领域备受关注。我国的分布式光伏发电具有发展速度快、项目容量小、建设周期短、用户类型多样、运营模式复杂五个显著特点。截至2013年1月，国家电网公司已受理分布式光伏发电并网申请业务119项，总装机容量达到33.8万千瓦，在项目容量方面，金太阳示范项目平均容量为2965千瓦，最小仅为147千瓦。分布式光伏发电一般的建设周期仅需3至6个月，其用户包括发电企业、合同能源服务公司、工业企业、居民等。分布式光伏发电的运营模式比较复杂，有“统购统销”、“自发自用”、“合同能源管理”等。

国内外差别在何处？

有专家表示，我国的分布式光伏发电的发展情况与国外存在明显的差异，国外分布式发电直接向用户供电，装机规模小，通常接入中低压配电网，发电类型主要为可再生能源发电、资源综合利用发电、高能效天然气多联供等。但从资源分布、发展目标、电网结构、技术手段、政策与管理等几个方面的差异来看，德、美、日等国的分布式发电的发展是值得学习的。

在电网结构方面，德国配电网的网架结构较多使用普通环式、拉手环式结构以及简单网格状结构。环式结构具有结构简单、运行经济的优点针对环式结构负载率不高的情况，德国电力公司一般允许故障后短时120%的负载率，故正常运行时负载率最多可达到60%。美国配电电压与输电电压一样趋向高压化，现以12千伏和13千伏系统为主体，另外还有33千伏、34.5千伏和和69千伏电压等级；家用配电方式一般采用一相三线的120/240V供电方式。日本电网按照电压等级分为：500千伏、220千伏、66千伏、22千伏、6.6千伏和100V，前三种为输电网，后三种为配电网；22千伏等级电网用于构成配电主干网；6.6千伏为通用配电方式，平均每条线路的供电长度约2.32km。中国配电网的电压等级一般选为110千伏及以下，大致涵盖了低压、中压和高压的各种电压等级；高压配电系统的电压等级通常选为35千伏、66千伏或110千伏；中压配电系统的电压等级一般选为10千伏(6.3千伏)或20千伏；低压配电系统的电压等级选为0.4千伏。

在技术手段方面，德国对于接入中压及以上电网的电站评估认证流程，对于接入低压电网的电站采用现场测试认证。美国根据系统容量、复杂性和认证等级建立多级审查机制；当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。日本优先推荐分布式电源以无逆潮流状态联网。而中国国网公司已国内外测试容量最大的光伏逆变器并网检测平台，具备覆盖1兆瓦及以下容量光伏逆变器并网全性能检测能力。2011年，为保障青海百万千瓦光伏基地并网安全，国网公司要求所有光伏逆变器和光伏电站需通过并网检测。

在政策与管理方面，德国的《可再生能源法》规定固定上网电价下降率，2011～2012年为9%；税收减免政策、信贷优惠政策。美国的可再生能源配额制针对光伏及分布式发电，共有16个州采用；净电量法共有43个州采用，对单一系统容量有严格限制，从10千瓦到1兆瓦。日本要求住宅光伏补贴政策要求装机容量需小于10千瓦，每千瓦装机容量补贴7万日元；固定上网电价为10千瓦以上的太阳能发电为每千瓦时42日元，收购期为20年。我国并网光伏发电实行上网电价政策；国网公司出台《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见（暂行）》。

对此，专家表示，光伏发电的发展与资源条件、设备发展关系不大，但却与政策密切相关。德国太阳能资源条件较差，但却是全球光伏发电的主要市场。各个国家针对光伏发电的政策清单各具特色。多项政策配合使用，这可能是根据各自的可再生能源发展目标、实际情况、政策偏好等选择的。政策的制定与实施是一个谨慎的过程，需兼顾各方利益；政府、开发企业、电网企业和消费者；发展过程中及时对光伏发电政策法规进行修订，依据是光伏发电规模、成本变化及技术进步情况。电价及补贴政策是调控光伏发电装机的有效途径德国三次修订EEG法案，主涉上网电价。探索电量消纳方式的多样性，一是全部上网，由电网企业统购统销；二是允许用户自发自用，余电上网。相关标准的制定和执行是光伏健康发展的有力保障。

分布式光伏有何问题？

具体到我国的分布式发电，其发展还存在很多问题。以分布式光伏发电为例，在配电网规划设计方面，增加了电力负荷的预测难度，加大了配电网规划的不确定性。用户可根据实际需要安装使用分布式光伏发电系统，与其自身负荷相抵消，对规划区域的负荷增长模型产生影响，难以准确预测电力负荷的增长及空间分布情况。此外，分布式光伏发电系统安装地点分散，且输出功率随机性强，对规划区域的供电可靠性产生显著影响，增加了配电网电站选址、网络结构和投资建设等规划工作的复杂性和不确定性。这样配电网规划适应性要求也就随之提高。分布式光伏发电系统接入使配电网成为有源电网，光伏发电的功率随机波动会影响配电网运行，因此，配电网规划应考虑配电网中不同类型分布式电源的协调问题，如何有效利用各种电源对配电网规划的适应性提出了更高要求。

光伏发电的资源是无处不在的，分布式发电对地域的要求不高，特别是与集中式发电相比，分布式发电更适合在城市发展，因此具有较高的灵活性。而此时配电网发电的消纳就成了一个问题。专家表示，分布式光伏发电大规模接入配电网，使其由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的新型电力交换系统。高渗透率光伏发电的接入将对配电网运行管理带来深刻的影响。但是，光伏发电存在随机性，分布式光伏大规模接入配电网后，其消纳问题除受光伏发电的出力和运行特性、配电网的网架结构等固有影响要素的限制外，还受配电网的负荷特性、调节能力、送电能力以及电网的安全经济运行等可变约束条件的影响。其中，配电网中影响光伏发电消纳的因素包括光伏发电出力和运行特性、配电网的网架结构以及资源与负荷特性、系统调节能力、配电网送电能力、光伏并网技术性能等。分布式光伏发电的配电网运行控制、电压稳定、继电保护、电能质量、安全运行、经济运行、发电功率预测等问题也是配电环节的重要因素。

规模化应用路在何方？

2012年能源局在关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知中就表示，分布式光伏发电具备了较大规模应用的条件。专业人士表示，在分布式光伏规模化发展的过程中，有几个方面必须进一步做好。

首先，配电网的规划设计应该进一步优化。通过研究系统不同运行工况下分布式光伏发电波动性、渗透率、接入方式、容量及其与区域负荷最有配比、功率控制方式、电网适应性等对配电网安全性、充裕性、电能质量、运行成本、建设成本等方面的影响，建立含分布式光伏发电接入的配电网规划理论。在此基础上，结合国外关于含分布式电源的配电网规划及运行经验，研究相应的规划方案评价体系，包括指标的选择、定义和和数值范围要求，建立可对随机因素量化评估的综合技术经济评价指标和方法。通过研究在不同渗透率水平下光伏的利用率、成本，确定电源容量与负荷最优配比,能够为分布式光伏发电系统优化设计、提高系统接纳光伏的能力并应对光伏发电系统所发电能时变性引发的系统稳定性问题。

其次，建立配置分布式光伏发电功率预测系统。通过开展配电网供电范围及光伏电站太阳能资源特性的模拟与分析研究，深化对区域资源特性与负荷特性间关联关系的认识；开展长时间尺度的配电网供电范围太阳能资源特性研究，提高配电网规划对分布式光伏随机性接入的适应能力；开展分布式光伏发电站端、配电网供电区域等多类空间范围的光伏发电功率预测，提前掌握出力变化趋势；加强分布式光伏发电功率预测系统与配调自动化系统的数据交互，能够依据控制运行要求，提供更为丰富、准确的辅助决策信息。

第三，分布式光伏的消纳能力有待提高。提高消纳能力首先要考虑提高分布式光伏发电的并网技术性能，其中功率预测、有功功率控制、无功/电压调节、低电压穿越、安全保护等方面满足《光伏电站接入电力系统技术规定》低电压穿越的相应要求，以保证系统安全稳定运行。光伏电站所在区域的资源与负荷特性是影响光伏发电消纳能力的重要因素。当电网出现扰动时，通过技术和市场手段，促使用户参与电网调节。相对于原先相对固定的负荷而言，通过负荷调节空间的增加，使得分布式光伏发电的消纳能力得到提升。分布式光伏消纳能力的高低还与系统调节电源的建设、发电送电通道建设及电力需求侧管理有密切的关系。

第四，配电网电能质量还需提高。针对电压闪变，应尽量减少分布式光伏启动次数；通过逆变器接入配电网以减少分布式光伏输出的大幅度变化。在谐波较高的母线上安装特殊滤波器来抑制谐波电压；通过多功能逆变器控制策略。可以通过在分布式发电系统中加入储能装置来解决电压脉冲、浪涌、电压跌落、瞬时供电中断的问题。

日前，国家能源局正式公布了第一批18个分布式光伏发电示范区名单，这一涉及7省5市的名单承担了2013年总计划装机容量749MW，2015年规划装机容量共计1823MW的重大任务。这一举措对分布式发电从规模化走向市场化做了积极的引导。任何事物在规模化到市场化的发展过程中都会经历一场摸爬滚打，这场犹如变革般的过程是久经考验、去芜存菁、日臻完善的过程。分布式发电正在历经这样一场变革，我们期待，在变革落下帷幕的时候，分布式发电已经从从规模化走到了市场化。