西藏光伏发电存在的问题和解决方案

中国国际工程咨询公司 ■ 吕晓洁

1 西藏自治区太阳能资源概况及光伏发电现状

西藏地处青藏高原，太阳能资源非常丰富，具有大规模开发利用的潜力。据统计，西藏年日照小时在1500～3400 h之间，大部分地区太阳年辐射总量为6000～8000 MJ/m2，最高达9210 MJ/m2，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨更是世界著名的阳光城。根据有关监测数据，西藏太阳辐射总量折合标准煤约4500亿t/年[1]。

西藏太阳能资源可分为4类地区，即藏西、藏北太阳能资源丰富区；喜马拉雅山南翼、那曲中东部、昌都太阳能资源较丰富区；藏东南太阳能资源较贫乏；雅鲁藏布江下游太阳能资源贫乏。目前西藏光伏电站主要分布在西藏中部的拉萨、山南和日喀则3个地市。总体来看，西藏太阳能资源具有直接辐射比例大、年际变化小、与水力资源在地区分布上互补等特点，因此可适当考虑以水光互补方式建设太阳能电站。

截至2012年底，西藏中部电网(简称藏中电网)发电装机约92万kW，其中藏中电网太阳能光伏发电装机已达到8万kW、占8.66%。藏中电网2012年新增装机4万kW，全部为光伏电站。目前光伏发电并网容量已达到10万kW。

2 光伏发电的发展趋势

光伏发电技术目前已较为成熟、可靠，面临的主要问题是成本过高。但从长远来看，光伏发电在2030年后具备成为战略能源的资源、技术、成本和环境优势，2050年后可能成为重要的能源供应来源。根据我国《太阳能发电发展“十二五”规划》，未来5～10年，光伏发电产业将进入快速成长期。2014年以来，国家更是相继出台了一系列政策措施为太阳能发电保驾护航，表明了国家对国内太阳能产业和太阳能产品市场的重视与扶持。因此，应抓住这一机遇，结合西藏电网的建设，建设一批光伏电站，解决西藏冬季缺电问题，为自治区的经济社会发展提供基础保障。

3 阻碍西藏光伏电站发展的几个问题及解决方案

3.1 存在问题

1)电网稳定问题。西藏电网网架薄弱，光伏电站大都位于电网结构较为薄弱的农村电网且较为集中，光伏发电装机占总装机容量的比重相对较大，建设光伏电站的同时需重点考虑其对电网的影响。

考虑到在冬季最大负荷下藏中电网运行状况最恶劣，因此以2012年为分析水平年，在冬季最大负荷方式下光伏电站接入藏中电网的影响进行分析，结果表明光伏电站的接入已经对电网稳定产生了一定的影响。如西藏山南地区，光伏电站规模化集中并网，加上山南电网与藏中电网联系薄弱，对电网的潮流和无功电压及稳定控制产生了很大影响，各种影响电网安全的风险因素叠加，电网安全形势复杂严峻。

据统计，当西藏电网并网光伏运行容量达到5万kWh，因接入系统问题，实际只有4万kW的光伏发电功率并网，但其发电功率已经占到当时全网白天实际运行负荷的16%左右；当统计光伏发电最大波动为70%的功率值时，由于光伏的波动性、间歇性等特点，使得电网频率、电压波动频繁，难以稳定。

2)技术问题。由于西藏光伏发电装机占比较大，当光伏功率发生剧变时易超出系统调频能力，为了保证电网的安全稳定，不得不使部分太阳能电站弃光。

如果大型光伏电站较为集中，就增加了光伏功率出现同向变化的几率，势必加大系统的调频压力，这将直接导致光伏电站的输出功率受限。例如在冬季大负荷方式下，山南地区桑日县4万kW光伏电站的输出功率最大只能到2.8万kW，弃光比例近30%。

3)发电成本问题。光伏发电相对核电、风电及常规能源发电等过高，西藏地区人民生活水平较低，对电价的承受能力相对较弱，如何在发电侧和配电侧实现平价上网的问题需引起足够重视。

电力成本主要分为发电成本和输配电成本两部分，发电成本是指通过发电厂把其他形式的能量转变成电能而产生的成本；输配电成本则是指将发出的电输送到用户端这一过程需投入的设备及人员等的成本。各种能源形式的发电成本均有所不同，经计算，光伏发电对平摊电网折旧成本的能力弱，平均到单位电力上的输配电成本较高，几乎是所有能源形式中最贵的。因此，虽然在西部建设的大型太阳能光伏电站的发电成本近期已下降至0.7元/kWh，但由于发电利用小时数少和输配电成本高，光伏发电总的电力成本仍然最高。尤其是西藏地区，位于我国西南边疆，又是高原，电网建设及运营成本本身就比其他地区高，且由于存在太阳能电站弃光问题，导致电力成本居高不下。

3.2 解决方案

1)合理确定西藏太阳能电站装机容量，提高光伏产品性能，同时加快西藏电网建设进度。

光伏发电虽然具有清洁、可再生等优点，但同时也具有很强的随机性和间歇性。实际上，当可再生能源电站的发电容量占电网总发电量的比例逐步增大后，其出力的波动性和远距离输送等特性很可能对系统安全稳定带来负面影响。 因此，为保证系统安全稳定运行，光伏发电项目的核准审批工作应严格，同时加强对并网等技术性能方面的要求，研究接入系统方案；加强对西藏电网的建设，使其更具灵活性和智能性，在满足电力发展需求的同时，积极配合太阳能等可再生能源的接入，避免因电网建设问题使网内的“绿色电”转变为“垃圾电”。此外，光伏产品对高海拔的适应性问题也值得探讨。

2)为了提高光伏消纳水平、减小系统调频压力，建议在光伏电站内部或就近配置储能设施，并配备光伏功率预测系统。

为了解决光伏电站对电网安全稳定的影响，以及一定程度的“弃光”等问题，可建设合适规模的储能设施。考虑到储能设备比较昂贵，建议储能容量按光伏功率最大波动幅度和调度响应时间选取；在按调度指令完成全系统发电功率调整之前，光伏与储能总输出功率保持不变。如果太阳辐照度波动是暂时的，功率预测系统可不通知电网调度中心，由储能装置吸收波动功率；如果辐照度变化持续时间较长，功率预测系统将通知电网调度中心调整系统开机方式。

3)解决好成本和盈利问题，更好地推动西藏地区太阳能发电的产业化发展。

我国的光伏产业是在国家政策支持下发展起来的，国家扶持可再生能源产业的初衷是为了技术进步，经过一段起步阶段后，企业不能完全依靠国家补贴来发展，应承受一定的成长压力，通过不断的技术进步降低成本、扩大市场。据有关研究，为实现我国2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右的目标，“十二五”期间太阳能发电装机需新增2000万kW以上。解决好成本和盈利问题不仅关系到西藏地区，甚至关系到全国太阳能发电产业的健康有序发展，以及我国能源消费比重目标的实现。

4) 培养一批当地的太阳能电站运营管理人才，适当加大政府投入力度，解决企业后顾之忧。

太阳能电站建成后，需要有相关专业的技术人员进行管理，考虑到西藏独特的地理位置和气候条件，为电站培养一批当地的技术人员，将有助于提高地区人民对太阳能电站的认识程度，有利于电站的持续运营和稳定发展。

4 结论

综上所述，西藏地处我国西南边陲，从能源赋存来看，西藏缺少煤炭和石油，水资源和太阳能资源丰富，风资源在可再生能源中位列第三[2]。但由于西藏地处高原，风密度低，大规模开发风能的时机尚不成熟；而且考虑到西藏的生态环境，建设燃煤火电也是不可取的。因此，对比西藏地区落后的能源供给状况和丰富的太阳能资源，在开发水资源的同时，有必要积极开发利用好太阳能资源，为西藏的国民经济发展和社会进步提供可靠的能源保障。这将有利于国家关于西藏地区跨越式发展目标的实现，有利于提高人民物质文化生活水平和保障地区的长治久安。

[1]李春来, 杨小库, 等. 太阳能与风能发电并网技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2011.

[2]耿战修. 用太阳能发电解决西藏电力问题的可行性及前景分析[J].西藏科技, 2001, 5: 22－30.