分布式光伏发电并网对西藏电网的影响探究

西藏自治区水利电力规划勘测设计研究院 西藏 拉萨 850000

1 引言

电力是人们生活的必需品,在行业领域中也存在不可替代的作用。随着时代的发展,人们的生活水平提升,对电力的需求增加,这也带来一定问题。面对能源短缺和用电需求增加的趋势,再加上生态文明建设的要求,传统的火电发电模式正在实现转型升级,而新型发电模式也在逐渐普及,比如光伏发电,利用光能进行发电,而这个过程相对来说污染较低,生态效益较高,而且可以缓解社会上面对的能源压力。分布式光伏发电是一种特殊的发电布局形式,是相对于集中发电提出的概念,简单点说就是利用各种设备设施实现分散发电,拉近与用户之间的距离,方便用户用电。近年来,国家提高了对于这类项目产业的支持力度,促使相关行业回暖。因为项目产生的发电量大部分是自发自用,有剩余的才并入电网,所以在并网之后会给当地电网带来一些影响。本次就以西藏电网为例进行分析。

2 光伏发电发展背景

光伏发电是利用特殊设备将太阳能转变成电能的方式,因为其作用效应的特殊性,所以其关键是光学电池相互作用和串联打造成的发电组件,再配合使用其他设备,就可以支持太阳能发电。并网光伏发电系统与之相并接,可以改变最终的输出电流形式,转变成可以上网的电能类型,这样可以将发的电联系到电网上,实现输电。实践中可以看出,光伏发电相对来说比较灵活,如果当时的日照较强,系统不仅能够支持交流负载供电,还可以将余下的电能并入电网;如果当日的日照不够充足,系统难以支撑对负载的电能供应,此时可以反过来从电网中获取电能进行供应。同时,因为使用的能源是光能,本身属于不会衰竭的能源,而且能源本身无污染,发电过程中的污染可以控制,总结来说生态效益和社会效益都很可观。相对于火电的严重污染,风电、水电的地域性限制,光能发电更具优势,而且对于地区的要求不高,只要有光能,就可以借助设备发电。

3 国内分布式光伏发电发展目标和现状

3.1 目标 对于光伏发电的发展目标,能源部门对此有明确的规划,具体来说就是能源领域的“十三五”规划,在规划中指出,到2020年,在光伏方面,目标是发展60GW以上,并且争取平价上网。因为全球范围内的能源结构都在改变,国际之间的竞争形势更加严峻,经过“十二五”的发展,在这个领域面临可持续能源出现瓶颈、新能源研发不足等问题,国内能源体系运行效率较低,整合度不足,促进转型升级的动力较差。对此,国家提出“十三五”规划,而分布式光伏发电是其中一项重点内容,并提出关于其发展的具体多项目标,包括各类发电形式的总装机容量的目标。在这些基础上,还要求突破当前的发电技术,尽量降低光伏发电的成本,扩大分布式发电的覆盖范围,实现更广泛的自给自足式的发电。而且支持多样化“光伏+”产业领域模式的实现,积极与其他产业相结合,比如旅游、农业等,实现复合型发展。另外争取在用户侧实现平价上网。同时规划要求在各个地区建设该项目相关的示范区,目标设定为到2020年建成100个,要求实现多种方式的项目落成形式,并扩大覆盖率,提高对于光能的利用水平。

3.2 现状 过去五年,分布式光伏发电累计装机容量持续增长,新增表现出先增加后降低的趋势。截止到2020年6月,累计装机达到2.16亿kW,分布式为0.67亿kW。2019年累计为6263万k W,相比前一年增加了23.8%,同时2019年分布式占全国发电量的30.7%。2019年的并网容量为12.01GW,同比下降42.7%。2020年1-6月,新增分布式光伏发电装机443.5万kW。相对来说,该项目的补贴降幅远低于集中式发电站,利润相对丰厚,有良好的发展前景。当前应用的项目落地模式有户用式、村级小型光伏电站、光伏大棚等形式,并网之后为附近的用户供电。

4 分析“西藏光伏发电的现状以及发展领域”

随着国家逐渐出台相关分布式光伏发电的政策,后者得到大力投资和快速建设,实现装机容量等方面的逐渐增长。但是这项工程对于地方条件的要求较高,受地域资源条件的限制较大,不同地区表现出不同的发展趋势。

4.1 发展现状 西藏有着十分丰富的光能条件,是世界上太阳辐射最为强烈的地区,所以进行光能发电颇具优势,也有助于实现行业化发展。因为当前世界上能源短缺,气候变暖趋势和环境污染趋势严重,能源结构出现革新,对于绿色能源的开发和利用更为世界各地的重点。对西藏来说,进行光能开发拥有极其积极的作用。近年来,在国家的大力支持下,西藏地区先后实行“阳光计划”、“科学之光计划”等项目和工程,大力推动了光能产业的发展。当前西藏地区的光伏发电项目已比较完善,到2019年,相关项目的累计装机容量110万kWh。但是西藏地区的光伏消纳问题比较突出,弃光率较高,达到24.1%。分析光能发电的应用,西藏在照明、取暖等方面有比较广泛的应用,在很大程度上便利了群众的生活。而且光能资源十分充足,也无污染,所以可满足可持续发展目标。

4.2 发展领域 对于西藏地区光伏发电的应用领域,有六个方面:一是推动太阳能光热技术的研究和应用,西藏地区对于太阳能供热方面有比较完善的技术体系,但对于采暖方面的研究处于起步阶段,所以要深入研究太阳能光热技术,可以减轻对一次性能源的使用。二是打造光伏建筑,光伏建筑一体化可以实现节能以及节约成本,改变光伏发电在主流能源中的从属地位,对于绿色节能工作的发展前景广阔。三是研究电动汽车光伏充电技术,西藏地区优厚的太阳能资源可以为电动汽车的推广带来很大的便利,提供资源保障。所以研发光伏充电技术,不仅可以拓展光伏市场容量,还可以为建设美丽西藏做出贡献。四是建设与其他能源方式互补的发电模式,比如风光互补。这样依靠风能和光能,可支持24h不间断发电,充分利用两类资源,解决边远牧区、哨所以及无电地区的用电。五是完善运维机制,对于光伏发电项目的落地,还需要做好运维管理,完善相应机制,尤其是对于西藏地区,要建立特殊的产品验收标准,并对废弃的设备组件实施无害化处理。六是引进新型太阳能技术和产品,要充分发挥出西藏地区的太阳能资源丰富的优势,积极引进新型的太阳能技术和产品。

5 并网对西藏电网的影响与建议

一是并网技术的影响,该系统的接入点数量较多,而且分布比较分散,并网后,形成复杂的关系网络,并且节点之间都有关联,影响稳定运行。二是输送能力有限,这是主要的制约因素,因为其存在明显的消纳问题。对于这项问题的解决,需要打通西部到东部的电力输送通道,扩大电能覆盖范围,促进西部和东部地区的电力联系,扩大输送覆盖区域,提高输送能力。

5.1 影响

一是技术影响。并网后带来的技术影响有多个方面。对于并网容量限制的影响,主要是该模式下,系统的职能出现很大转变,职能内容更加丰富,出现集收集、运输、存储和分配于一体的新型电力交换系统,所以会出现对并网容量限制的问题;对配电网电压调节的影响,接入电力后,配电网的结构从过去的放射型结构转变成多点原结构,所以传统的电压调整策略不再适用;影响继电保护的职能发挥,如果电网出现故障,会带来短路问题,而这会改变设施的灵敏度,给整定计算增加了难度,特别是接入多个节点时,影响情况更加复杂;对自动化运行的影响,系统中有大量的设备是自动运行的,并网之后会给这些设备产生影响,比如自动重合闸等设备;会改变供电可靠性,其继电保护之间的关系,安装位置、容量、并入方式等都会降低可靠性;会降低电能质量,主要是并入后会影响电压波动。

二是经济影响。按照国家电网公司公开的针对分布式光伏发电的意见要求,西藏电网承担并入后的接入系统建设、容量备用、公共电网改造成本,尤其是西藏地区,地域广阔,一旦进行电网改造,将是一项比较巨大的工程,会大大增加电网公司的投入。还有一点,该项目本身自发自用的部分会影响售电量。比如如果用户自发自用的电力占全部项目发电量的1/5左右,按20万kW计算,每年电网公司的年居民用户、一般商业用户售电量会分别减少1亿kWh和1.2亿kWh左右,二者带来的毛利润将减少几千万元。

三是运营管理影响。按照国家电网的要求,对于分布式光伏并网有出台专门的管理规定,明确详细的管理原则、标准规范等。但是在实际实施过程中,出现一些问题。第一,一些关键环节的规定存在不足,使得操作人员难以理解,或理解出现偏差,影响到执行情况。主管部门没有对此出台项目核准、并网接入、上网交易等方面的实际规定,也没有出台技术标准,相应需要签订的书面协议,比如合同等,都不太完善;第二,管理模式和人员队伍能力无法满足要求,人员技术能力普遍存在不足,难以适应并网后的管理要求,比如相应基础设施建设与实际需求的矛盾十分突出;第三,舆论宣传不足,媒体对于该项目优势的宣传力度不足,很多人对此不太了解,因为担心安全性不强、技术性支持不足、可能浪费或出现盲目要钱等问题,所以应用方面存在不太乐意的行为。

5.2 建议 为了进一步推动分布式光伏发电的健康发展,落实起在西藏地区的优势作用,实现更加完善的并网操作,电网单位要加强与地方政府的沟通合作,争取有利的政策支持,同时加强舆论宣传,引导资本作出正确决策和合理投资,对内也要继续完善管理要求和技术标准,优化并网资源的配置。

对于技术方面影响的解决建议:相关单位要密切关注西藏政府和国家出台的并网规章制度,以此为依据规范用户的发电系统并网行为,避免出现不合规行为;同时针对相关并网技术的规定进行细化和明确,统一技术要求与标准,要求相关用户严格按照标准要求进行实施,起码在西藏地区,要实行统一的标准,避免出现同一地区上网标准不一致的问题;借助大数据技术加强对并网项目运行数据的分析,借此总结并网情况,汇总分析并网数据,总结出不同区域的规律,分析存在的问题,并进行解决和优化;同时要科学应对配电网运维管理工作,制定科学的工作制度,建立长效机制。这里可以借助大数据技术建立运维一体化系统,实现自动化管理;加强对当地电力规划的研究,提高系统对新能源的适应性,满足全额消纳的政策要求,减少电力消纳问题的出现。

对于经济方面影响的建议:主要是强化该项目优势的宣传,尤其是对于当地生态和社会效益的提升方面,谋求地政府出台科学的推行制度,提供政府方面的强力支持;加强当地对于分布式光伏发电因地制宜使用的相关舆论宣传,按照当地的特殊情况合理选择分布式光伏发电技术形式,发挥光能优势,引导投资者积极进行投资,推动当地产业的发展。另外要支持多样化“光伏+”产业领域的发展,积极与其他产业相结合,比如旅游业、农业等,实现复合型发展,这样也能更好的发挥分布式光伏项目的优势,因地制宜的促进当地经济的发展。

对于运营管理方面影响的建议:电网要借助云计算、人工智能等先进技术的应用,加快推进智能电网建设,以大电网为依托,支撑分布式光伏发电电源的消纳工作;加强对当前已并网的项目的总结与评估,分析存在的不足之处,并对现行规定与流程进行及时修订与完善;合理配置并网服务涉及部门与人员,加强对于分布式光伏发电的了解,提升业务能力水平,从而积极应对光伏发电业务增长带来的人才和工作需求;关注对从业人员岗位能力的提升与培养,尤其是对于在当地的宣传推广方面,要能够为有意向的用户提供技术支持,能够使用户理解这个项目的现实意义,认可项目开展,并能指导用户科学使用和建设该项目。另外,还要在西藏地区加强宣传和推广,重点提出这个项目对于当地经济可持续发展的积极影响,鼓励群众积极参与。

6 结束

光伏发电利用太阳能资源进行发电,可以减少对传统能源的消耗,有良好的生态效益,而且发展前景广阔,对于电力行业的发展有积极意义。而分布式光伏发电是一类比较便利的技术,具有因地制宜的优势。对于西藏地区来说,用有十分丰富的光能资源,所以发展光伏发电有良好前景。但是这个项目在西藏地区的落实,对于电网有一定影响,未来进行项目的建设发展需要明确这些影响,对于带来的问题和不足进行解决,推动该项目在当地的落地发展,以实现对西藏光能的充分利用。