光伏发电对县域电网的影响及对策

文_李林燕 刘婷婷 图_张 澜

光伏发电对县域电网的影响及对策

文_李林燕 刘婷婷 图_张 澜

林州市东岗镇英利集团20兆瓦光伏项目

截至2016年年底，林州市光伏安装总户数累计达983户，装机总容量658兆瓦，年发电量逾8亿千瓦时，成为河南省光伏发电并网户数第一县。由于起步较早、发展迅猛，无现成的经验可参考借鉴。根据自身工作实际，在营销管理中，林州市公司加强与省、市公司专业部门的对接，既圆满完成政府交办的扶贫任务，又符合系统内的工作管理和考核要求，做到了流程规范、条目清晰、实施标准、管理高效，有据可依、有档可查。

光伏发电项目具有投入少、见效快、稳定持久、绿色高效等特点，近年来国家精准扶贫将其列为重点脱贫举措，光伏发电项目在林州市得到了大力推广。截至2016年年底，林州市光伏安装总户数累计达983户，装机总容量658兆瓦，年发电量逾8亿千瓦时，成为河南省光伏发电并网户数第一县。林州市供电公司积极响应、超前行动、动态管控、跟踪服务，在规划编制、建设方式、电网消纳等方面进行了积极探索，推进光伏发电项目落地和实施。

一、林州市光伏发电产业基本情况

林州市光伏发电产业分为集中式和分布式光伏发电装置两种，采集周期不同，光照时间、强度不同，运行调试也有差异。在日发电量一定的情况下，从补贴金额看，集中式与分布式（全部自用、全部上网）电价相同，但集中式无年限限制，分布式使用寿命为25年，长远考虑，集中式光伏发电收益更大。

集中式发电项目多指投资大、建设周期长、占地面积大，电能直接并入公共电网，以赢利为目的的大型招商引资项目。林州市目前共有15个大型光伏发电项目，总投资逾55亿，发电容量587兆瓦。7个已并网发电，3个提出用电申请，5个已达成建设意向。

分布式光伏发电主要具有投资小、建设快、占地少、政策支持力度大等优点，多为政府扶持的扶贫项目。林州市目前分布式光伏发电容量83.34兆瓦，其中自然人374户，容量为11.57兆瓦，非自然人602户，容量为71.77兆瓦。分布式光伏发电项目共有自然人申请项目、贫困村光伏扶贫项目和壮大村集体经济扶贫项目三种性质，以自发自用余电上网、全部自用、全部上网三种形式向供电公司提出用电申请。经国家政策补贴后，自发自用余电上网为0.7751元/千瓦时，全部自用1.2452元/千瓦时(一般工商业)、0.98元/千瓦时(居民)，全部上网0.98元/千瓦时，用户可根据实际情况自行选择。

分布式光伏发电装置按家用屋顶1千瓦容量为例，投资约1万元，平均日发电量约为4千瓦时，一年总发电量约为1440千瓦时。目前优质设备一般寿命在25年以上，根据厂家不同，所选用设备质量有差异，产品质保多在10年及以上。设备生产厂家负责光伏发电项目的产品售后维护。

二、光伏发电在建设运行过程中对县域电网的影响

（一）电网规划方面

根据国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》，申请光伏装机容量不得超过村镇变压器总容量的四分之一，如超过这一容量，即便符合装机条件，也会造成局部地区发电量电量消纳不了，形成电网局部电能过剩。村镇变压器配置全为降压变压器，过剩的光伏发电电量将对公共电网形成逆功率，导致村镇变压器作为升压变压器使用。变压器设计时是需要考虑功率损耗的，初级线圈除担负传递次级功率外，还要负责提供铜损、铁损、涡流等损耗，次级功率要增加线圈来抵消电压损耗，而且在生产时，一、二次线圈的耐压与耐流水平、线圈规格都有不同的标准，所以不能长期颠倒使用，一旦长期运行会影响到变压器的使用寿命。

（二）电网建设方面

当光伏装机容量在400千瓦以上6兆瓦以下时，光伏发电项目所需电压等级多为10千伏以上的高电压等级，由安阳供电公司经研院提出设计方案，多部门会商讨论通过。400千瓦以下的小型光伏项目由县级供电公司提出设计方案。

林州市已接入电网的分布式光伏发电项目中，有52个贫困村光伏发电项目、300个壮大村集体经济光伏发电项目，惠及农户近6万户，光伏发电为打响林州市扶贫攻坚战书写了浓墨重彩的一笔。

林州市供电公司员工在城郊乡庙荒村为光伏项目架设专用线路

贫困村多位于自然资源差、山高路陡、交通闭塞的边远地区，批复贫困村光伏发电项目的52个村均不具备并网接入条件，时间急、任务重、施工条件差，林州市公司严格对照林州市委、政府专项工作推进里程碑计划，从勘测设计、材料采购、施工建设到并网发电等环节，站在讲政治、顾大局的高度，发扬红旗渠畔“电力铁军”精神，不讲苦累、不计得失，3个月就完成了林州市政府原计划3年内完成的光伏扶贫工作任务。

投资近20亿的东岗镇东旭新能源光伏发电项目发电容量20兆瓦，距离最近的110千伏富民变电站仅有一台3.15万千伏安的高耗能变压器，满足不了项目并网需求。林州市公司与东旭新能源公司积极协商，由后者投资，圆满实施了富民变电站增容改造工程，妥善解决了并网问题，实现了供、发双方互利共赢。

（三）电网运行方面

1. 线路潮流方面

稳定、可靠、优质的电源是电网安全稳定运行的必要条件，而光伏发电项目会因日夜交替、天气状况变化等原因，存在发电数量、质量的不规律性，未接入光伏并网发电系统时，线路潮流一般都是单向流动的，当光伏电源接入电网后，且本地区用户消纳不了时，公共电网转化为受电端给电网运行产生一定的波动和影响，从根本上改变系统潮流模式。这种潮流的改变使得电压调整很难控制在合格范围内，甚至导致电网的电压调整设备出现异常响应。同时，消耗电网无功，造成电压波动，影响电压合格率和电能质量等重要电网运行考核指标，须及时改变主变分接头调压和投退电容进行无功补偿。

如今年5月30日东岗35千伏东旭光伏项目正式并网发电后，给林州市电网运行带来一定影响，安阳供电公司6月份电网运行工作例会上，明确要求将光伏发电负荷列入监测条目，要及时并长期关注光伏发电运行情况。

2. 电能质量方面

光伏电站一般都建在海拔高、日光强的山区，大量的光伏发电产生的电能需要借助远距离输电线路输送。由于受天气变化的影响，光伏电站发电功率出现的随机性会引起电压或频率波动。此外，由于光伏发电系统送出的电能为直流，必须经过逆变装置接入电网，这一过程必将产生谐波，导致系统短路电流增大，继电保护定值不好整定。

3. 调度运行方面

负荷预测是电网规划设计的基础数据，能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。光伏发电加大了所在区域的负荷预测难度，改变了原有的负荷增长模式，大量的分布式光伏电源的接入，使县域电网的改造、管理、调控变得更为复杂。

光伏电源的输出功率直接受天气变化影响而不可控制，因此，光伏电源的可调度性也受到制约，无法削峰平谷。当某个系统中光伏电源占到一定比例后，调控中心必须认真考虑如何安全可靠地进行调度。

4.系统保护方面

对于林州市电网来说，未接入光伏发电系统之前，支路潮流一般都是单向的，其保护不具有方向性。而接入光伏发电装置后，电网变成了多电源网络，潮流流向具有不确定性。因此，传统的不带方向保护已经不能满足设备运行条件，必须要求加装带有方向性的保护装置，各级输变电保护设备都需要改造，继电保护与自动装置较为复杂，加大运行维护人员的工作难度，需要投入大量的人力、财力、物力。

（四）安全隐患方面

与独立占地的集中式大型地面电站不同，分布式光伏发电设备须依附居民住宅、仓库、商业大楼、工业厂房、学校、市政建筑等，而这些建筑物一般具有人口密集、装配相关精密仪器设备甚至存放易燃物质的特点，因此必须确保光伏发电不影响这些建筑物原有的生产生活功能，不能对人员、生产、物资产生新的安全隐患。

目前可能存在的安全隐患主要有四种：一是由周边环境里存在的一些随机因素而引起露天发电设备的火灾隐患；二是新增加的发电设备和线路对人或家畜的安全事故隐患；三是大功率发电设备对周围原有电子设备的电磁干扰隐患；四是可能存在的孤岛效应（是指电网突然失压时，并网光伏发电系统仍保持对电网中的邻近部分线路供电状态的一种效应），通俗讲就是反送电。

（五）营销管理方面

2016年以前，林州市光伏用户不过百户，2016年年底，光伏用户激增至近千户，数量、类型、性质均发生了重大改变。由于起步较早、发展迅猛，无现成的经验可参考借鉴。根据自身工作实际，在营销管理中，林州市公司加强与省、市公司专业部门的对接，既圆满完成政府交办的扶贫任务，又符合系统内的工作管理和考核要求，做到了流程规范、条目清晰、实施标准、管理高效，有据可依、有档可查。

加强项目前期的勘测设计，为每位用户“量身定制”配套的光伏发电项目连接系统方案。开辟报装绿色通道，追踪服务，简化并网手续，主动提供并网申请流程说明、现场勘察、接入系统方案的编制和审查、并网验收、合同签订等服务，加强光伏发电项目的事前、事中和事后掌控与指导。一是营销部市场班核对并完成对所有申请安装光伏用户的勘察、验收、并网、上户及合同签订、资料归档。二是营业厅工作人员严格执行首问负责考核制度，严禁推诿扯皮，高度关注用户诉求。三是加强票据传递管理，营业厅光伏票据专人负责，建立票据传递清单，经双方签字确认，避免票据丢失。四是严格执行光伏用户抄表制度，发现差错，及时纠正，规避投诉风险，切实把“好政策”用好、管好、落实好。

（六）后期运行维护方面

光伏发电组件在使用过程中会变脏或被污染，造成光伏发电装置的衰减，降低其运行效率和系统性能。同样，对环境的暴露可能导致光伏安装部件的物理损坏，从而影响发电量，进而影响客户收益，还须防范雷雨天气、大风、冰雹等自然灾害。电池组件寿命25年，但逆变器等设备寿命只有10年，所以10年后还会有不小的资金投入。因此，光伏板简单的日常维护频次需要提高；在线路维护方面，需要专业维护人员进行日常检查和平常维护管理。

林州境内的光伏后期维护分为两种情况。小型分布式光伏电站多由售方负责上门维护。大型集中式光伏电站因其专业性要求高，设备管理复杂，会委托专门机构全面承担起对光伏发电站的输电线路、设备设施的运行维护工作，包括定期巡视消缺、春检秋查、应急抢修等内容。如受旭岗新能源科技有限公司委托，20兆瓦旭岗光伏发电项目于2017年7月与林州电力万源公司签订了光伏发电后期维护合同，另有两家光伏发电企业正在意向商定中。

三、光伏发电项目远景分析

近年来电力体制改革对光伏产业产生一定影响。国家能源局要求，为规范太阳能发电市场投资开发秩序，推进产业升级，各省要制定竞争性配置方法，通过竞争方式配置光伏电站项目资源，其中上网电价在竞争中权重不低于20%。光伏发电交易平台竞价上网后，对下游行业冲击较大，使光伏发电项目利润空间缩减，竞争力减退，光伏发电企业存在一定发展风险。

2016年，为全面落实林州市光伏扶贫任务，林州市公司特事特办，成立了光伏业扩办公室，专人负责一口对外，3个月完成了市政府原计划3年完成的光伏扶贫工作任务。今年6月，为更好地服务光伏用户，避免用户异地往返奔波，林州市公司自动加压，将光伏报装业扩营销管理权限下放到基层17个供电所，要求21个一线营业厅均可受理、所内建档，实现了24小时业务线上办理。光伏业扩报装管理中面临着点多面广、更加复杂多样的情况，加大了管理难度，须进一步加大业扩人员业务技能培训力度。

光伏发电自去年以来在林州市井喷式安装以来，尚属新生事物，对电网的远期影响尚不清晰，无法预知问题的性质进而作出准确快速反应，林州电网经受了一定考验。为确保主网调控能力，积极应对光伏发电对电网运行影响，从主网建设中长期规划建设方面，本地区2x35兆瓦大唐电厂可作为调峰电厂，保障系统主网稳定可靠运行。

林州市供电公司为桂林镇旭林30兆瓦光伏发电项目建设35千伏集电线路

短期内分布式光伏设备收益较高，但因其规模小，发电设备只有25年的生产年限，极易遭遇弃光高发展风险。相对而言，集中式光伏发电无年限限制，便于政府和供电企业统一管理，发展后劲持久，总体收益要大于分布式发电项目。建议由政府主导立项多建设扶贫光伏电站，便于将电站发电上网资金集中管理，统一平衡或有重点支付扶持，为更加有效地打好精准扶贫攻坚战提供坚强的科技支撑和物质保障。

（作者单位：林州市供电公司）