基于泛在数据的分布式光伏接入研究

（国网浙江宁海县供电有限公司，浙江 宁海 315600）

0 引言

近年来，随着常规能源的日益短缺和环境污染的日益加重，清洁环保的可再生能源利用得到迅猛发展。其中，分布式光伏以其独特的优势，得到了国家大力扶持以及国内外众多技术研究人员的技术支持[1-2]，截至2018 年底，我国光伏装机容量超过1.74 亿kW，并呈现加速发展的态势。分布式光伏的大规模并网应用改变了配电网结构和潮流流向[3-6]，在绿色环保发电的同时，也给配电网带来诸多影响[7-8]。

2012 年，宁海县第一个金太阳工程并网发电，但在后续较长一段时间光伏业务发展缓慢。自2016 年以来，分布式光伏呈井喷式发展，截止2018 年底，宁海分布式光伏并网项目4 586 项。由于光伏电源的输出具有随机性、波动性、间歇性的特点，且光伏并网用户的出现尚无规律可循，给宁海配电网运营管理和服务造成巨大压力。

能源生产和消费环节的转型，给传统电网带来新的挑战。为主动适应能源转型，2019 年初，国家电网有限公司（以下简称“国网公司”）提出“三型两网”目标策略，“泛在电力物联网”应运而生。“泛在物联”是指任何时间、地点、人和物之间的信息连接和交互，而“泛在电力物联网”是泛在物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地。电力大数据是泛在电力物联网建设的重要内容。在大数据时代，数据的精准采集和融合为更多创新应用创造了可能性。

本文基于营销系统、配电网生产管理PMS2.0系统、调度OPEN3000 系统、一体化电量与线损管理系统和GIS 系统等多个系统，采用大数据分析和深度挖掘的方法，融合泛在电力数据和互联网地理坐标数据，探索宁海县分布光伏项目接入规律，在此基础上，绘制宁海县18 个乡镇街道、7 个供电分区光伏接入及发展的热力图，为分布式光伏项目接入服务提供辅助决策支持。

1 基于互联网数据的光伏地理分布

根据营销系统中的用户发电地址字段，通过编程语言，调用互联网上百度地图、高德地图、天地地图提供的Web API 服务接口，以及数据清洗、校验等后续处理，得到宁海县4 586 项分布式光伏安装用户的地理编码经纬度坐标，如表1所示。

以宁海县行政边界为底图，生成分布式光伏项目现状聚类图，如图1 所示。

图1 宁海分布式光伏分布现状

图1 直观地展示了分布式光伏的接入位置及空间分布密集程度，体现了宁海分布式光伏项目分布的可视化效果。然而，对于宁海县分布式光伏用户在行政乡镇、街道尺度下的量化分布情况，仍需进一步展现其分布情况。

2 基于营销系统数据的光伏行政分布

宁海县下辖4 个街道办事处、14 个乡镇。从表1 的“发电地址”字段，截取18 个行政区划名称，并按名称统计光伏项目所属行政区域分布情况，如图2 所示。

图2 各区域分布式光伏项目分布情况

由图2 可知，从各区域的分布装机容量分布情况来看，桃源街道、梅林街道和跃龙街道位居前三，分别为31 400.625 kW，16 208.23 kW 和14 837.932 kW；从各区域的光伏项目分布数量情况来看，跃龙街道、长街镇和桃源街道位居前三，分别为559 项、546 项和516 项。

图2 直观展示了各区域分布式光伏项目的分布情况，可为配电网安全检修、动态规划和营销接入服务提供可视化的辅助决策支持。

3 基于季节和功能分区的光伏接入

光伏渗透率一般是指分布式光伏装机容量与区域最大负荷的比值[9-11]。以光伏容量来定义渗透率，可以很好地体现区域配电网内光伏装机容量的饱和程度：

表1 分布式光伏安装用户的地理编码经纬度统计

由于光伏发电受太阳能光照幅值、天气和温度影响较大，因此，本文选取不同季节典型时段、不同光伏渗透率对配电网净负荷[4，12]的影响进行示意分析。为使分析具有较强的通用性，负荷采用标幺值来表示，如图3 所示。

图3 典型时段不同光伏渗透率对系统净负荷的影响结果

不同负荷功能区因其不同的用电特性，对分布式光伏的消纳也不同。本文选取工业功能区、商业商贸区、城镇居住区和农村地区4 类典型区域[13]进行分析，如图4 所示。

图4 不同负荷类型用户光伏渗透率与系统净负荷关系

4 实例应用

4.1 区域光伏渗透率分析

目前，国网公司配电网规划采用网格化规划，按照负荷性质、用地性质特点等，可将宁海配电网划分为岔前黄分区、力长分区、梅深分区、强佳桥分区、桃源分区、西店分区和跃龙分区7 个分区，各分区2018 年光伏渗透率如表2所示。

根据“浙江百万光伏”计划，至2020 年，宁波全市将建成家庭屋顶光伏装置9 万户，宁海计划达到12 000 户左右，结合各分区的负荷预测结果，得到2020 年各分区光伏渗透率，如表3所示。

4.2 区域光伏接入布局热力图

绘制地区配电网分布式光伏接入布局热力图，如图5、图6 所示。基于光伏渗透率分析结果，从“全接入、全消纳”角度，以及配电网建设、经济运行角度，绘制区域配电网分布式光伏接入布局热力图，其分级定义如下：

（1）储能布置区，表示该地区或变电站需谨慎接入新的光伏项目，或需要适当配置储能装置（渗透率在50%以上）[14]。

（2）控制分流区，表示该地区或变电站需评估后谨慎接入新的光伏项目，或需要进一步考虑适宜电压等级接入（渗透率在35%～50%）。

（3）预警评估区，表示该地区或变电站已接近安全接入线，需评估后谨慎接入新的光伏项目，或提前告知大客户节假日低负荷时，可能会出现限电操作（渗透率在20%～35%）。

图5 2018 年分布式光伏接入现状

（4）开放欢迎区，表示该地区或变电站具备接入适量新的光伏项目能力（渗透率在10%～20%）。

（5）鼓励推荐区，表示该地区或变电站可推荐接入新的光伏项目（渗透率在10%以下）。

表2 2018 年宁海配电分区光伏渗透率

表3 2020 年宁海配电分区光伏渗透率

4.3 光伏用户接入引导策略

分布式光伏发电项目从启动到并网运行需要经历一个周期。通过制定分布现状及发展趋势热力图，以事前有效引导为原则，结合电网运行现状，在用户并网咨询阶段之前，提前介入，为地方政府及供电公司电网建设、光伏接入服务提供参考建议。

在电网消纳能力较强区域，当新用户报装时，应有效引导其开展光伏建设项目，提升接入便捷性、降低电网运行风险、促进就地消纳与平衡；在电网消纳能力有限的区域，提前告知用户，并尽量采取集中升压上网措施，减少为项目单独建设相关配套设施，提升工程项目的计划性、规范性和经济性。

5 结语

本文基于营销系统、配电网生产管理PMS2.0系统、调度OPEN3000 系统、一体化电量与线损管理系统、GIS 系统以及互联网数据，通过大数据分析和深度挖掘的方法，融合泛在电力数据和互联网地理坐标数据，探索宁海分布光伏项目接入规律。在此基础上，绘制宁海7 个供电分区光伏接入及发展热力图，制定合理的能源使用策略，实现光伏项目的接入和多方利益最大化，提高分布式光伏有序接入动态管理和服务能力。