基于分布式光伏营配贯通的效益测算研究

国网浙江诸暨供电有限公司 陈 挺 王一汀 吕志能

1 引言

人类社会在整个历史长河当中，能源发挥着极为重要的推动作用，无论是人们日常生活，还是企业生产经营，能源都必不可少。由于近年经济的快速发展，能源消耗水平也随着经济水平的提升而呈现出正上升趋势，一些不可再生能源逐渐出现了开采殆尽的状况，同时还带来了大量的环境问题，人们开始加强了对太阳能光伏发电的利用。在这样的社会经济发展情况下，世界上不同国家纷纷开始寻找新的经济进步和能源探索方向，并且开始寻找不同以往的能源供应，以实现社会经济的稳定发展。

不同于潮汐能与核能，太阳能有着很多更加明显的优势，不仅本身产出量非常巨大，而且副作用产生概率极低，一般建设所需要的开发周期也极其短。因而，各国纷纷加强了对太阳能的利用，分布式光伏发电产业便属于太阳能的主要利用形式之一，它可以将巨量产出的太阳能转化为我们日常生活生产不可或缺的电力能源。随着大规模科技技术的更新迭代，分布式光伏发电的应用也变得更加完善，基础的发电模式也拥有了更加健全的体系，不仅可以为人们带来较多的电力资源，还为不同行业的能源利用夯实能源基础，形成全新的能源利用方向。

2 存在问题

分布式光伏作为清洁能源的重要组成部分，是公司发展综合能源业务必不可少的一环，但是根据公司光伏业务发展现状及营配贯通系统现行实际使用情况，还是存在目前各级文件指导意见相对模糊，光伏接入标准制度不统一，营配贯通系统功能不足，光伏效益模型不精确等问题。

3 解决方案

在紧紧抓住“建设具有卓著竞争力的世界一流现代能源企业”的战略目标引领之下，紧紧抓住新一轮能源技术革新、通讯信息技术变革和各产业融合发展的新机遇，践行“三型两网、世界一流”战略性目标，坚持以电能为主要核心、多能互相接济，以推进能源互联互通、智慧用能为主要发展方向，构建合作、共赢、开放的能源服务新平台，将公司建设成为综合能源服务领域示范引领者、重要推动者、深度参与者和主要践行者。同时，分布式光伏是清洁能源的重要组成环节，是公司发展综合能源业务必不可少的主要抓手。

根据当前光伏业务发展现状及营配贯通系统现行使用情况，本次课题主要研究方向有以下几个方向：其一是需要挖掘光伏业务潜在市场的需求，通过大数据分析判断区域电网光伏项目的热力分布情况、台区线损情况、地区用电负荷情况及地区用电量情况等客观数据，精准掌握挖掘区域内电网光伏的剩余容量接入。其二是建立光伏效益投资模型，通过区域电网之中区域企业发电量平均消纳水平信息、典型光伏组件设备型号信息及发电效率信息、常规光照强度信息及企业屋顶安装面积信息等参数建立光伏效益投资模型。其三是开拓综合能源市场新业态：利用营配贯通系统数据及地区光伏效益投资模型，通过模型筛选区域电网优质光伏用户，通过光伏效益投资模型测算利润最大化投资模式，依托电网信息化科技技术，在市场竞争中抢占先机，与优质客户提前达成合作协议，拓展公司综合能源业务新模式。分布式光伏的重要性已经广为人知，电力行业实践研究表明如何通过大数据分析区域电网光伏项目，通过挖掘区域电网光伏剩余接入容量测算研究，光伏投资效益测算研究，光伏经济效益研究，是解决分布式光伏营配贯通问题的主要研究方向。

3.1 区域电网光伏剩余接入容量测算研究

研究全市不同地区光伏接入现状及承载情况，结合区域电网现状，根据营配贯通数据，测算区域电网光伏接入余量。为分析诸暨分布式光伏的实际承载力，基于《分布式电源接入电网承载力评估导则》和分布式光伏测算的边界条件，对市内分布式光伏承载力进行了测算研究。

电网的分布式光伏接入承载容量评估主要以电网安全运行边界数据信息、分布式光伏并网性能数据信息、电网设备参数信息、分布式光伏并网数据信息等为基础数据开展评估，并充分考虑建设当中和已经批复的电源电网项目。评估数据应来源于电网和电源的建设规划数据、电网实测数据、运行设备参数、历史运行数据，并充分考虑实际地理位置、电网架构、负荷水平、负荷类型、时间尺度、运行方式等因素。其中电网信息数据包括电网一次接线图、电网等值阻抗图、各级母线短路容量表。设备信息数据包括电网设备参数数据，运行限值数据等。电源特性数据主要含有电源名称信息、发电机组额定功率信息、视在功率信息、机组台数信息、理论发电量信息、机组装机容量信息、机组类型信息（同步电机、异步电机或变流器）、机组功率因数信息调节范围等。运行信息数据主要包括运行方式数据，主要是电源和电网正常运行方式方面数据；电网运行数据主要是断面潮流、电网负荷、母线电压、评估周期内各电源出力等历史数据；电网各节点间谐波电压、谐波电流含有率实测信息值。

研究通过分析分布式光伏承载力的影响因素，具体包括电能质量问题、电压水平和控制能力、电源装机构成情况、用电负荷水平及总体运行特性、电力电量平衡能力和全市光伏发电消纳能力。分布式光伏接入电网的承载力评估应以电网安全运行边界数据、分布式光伏并网性能数据、电网设备参数、分布式光伏并网数据、等为基础开展评估，并充分考虑在建及已批复电源和电网项目。

在电源情况、实际负荷情况和电网网架情况等承载力测算边界条件的具体约束下，根据反向负载率的定义可计算得到各电压等级的分布式电源的倒送情况，并计算得到区域内独立可装容量Pm，再对拟接入分布式电源的电压偏差电网进行短路电流和谐波校核，最终确定区域可新接纳分布式光伏实际容量。

测算方法：

（1）反向负载率λ 计算

反向负载率λ 应按以下公式计算：

（2）独立可装容量Pm 计算

评估区域内可新增分布式电源容量Pm 应按以下公式计算：

Kr 是设备运行裕度系数，一般取0.8。

3.2 光伏投资效益测算研究

从影响光伏收益多方面因素进行调研，分析影响光伏收益主要因素，构建光伏投资效益模型，选取典型案例进行光伏效益评估。影响光伏投资效益因素可以分为几大部分：工程造价、运维费用、发电情况及消纳情况四大板块。

通过多方市场调研进行光伏工程造价研究，光伏发电设备一般分为低压并网与高压并网两种并网方式，不同并网方式，成本投入也大为不同。相同的安装规模下，高压光伏并网模式所需要的费用远大于低压光伏并网模式。

常规运维模式主要为以月为单位，清洗表面尘埃，检查发电设备是否故障，人工进行现场巡视，定期对屋顶光伏发电设备进行清水冲刷。

数据监控运维模式主要通过搭建数据平台，实时监测光伏设备发电效率，进行线上发电数据监控和分析。通过对异常发电数据的分析监测，及时派遣检修队伍前往现场进行设备修复，保证发电有效性和连续性。

3.2.1 通过发电情况研究

根据中国气象局风能太阳能评估中心推荐的国内太阳能资源地区分类办法，我国太阳能资源共分5类，见表1。

表1 我国太阳能资源

以华东某市为例，该市位于北纬29°43′，东经120°14′，太阳能年辐射量在4000-5000MJ/（m2/年）之间，年平均日照2017.0小时，标准光照下年平均日照时间在3-3.8小时左右，属于四类地区，太阳能资源条件一般。从太阳能光伏发电整体效率效益来说，适宜大力发展分布式光伏发电，少数有条件地区可依据当地资源情况利用农业大棚及鱼塘有序发展建设集中式光伏电站。

3.2.2 通过消纳情况研究

根据营配系统用户负荷数据进行分析，常规企业生产高峰时间一般为早上8点至晚上22点，之后生产效率、负荷开始逐渐下降，与电网企业峰谷电设定正好吻合。

根据营配系统发电客户负荷曲线进行分析，光伏设备发电有效时间一般为早上7点至下午16点，发电曲线基本与用电曲线重合，正常生产企业基本可以消纳日常光伏发电量,消纳比例可以达到95%。

3.2.3 通过本地接入现状研究

由于近年来国家对光伏行业进行激励性补贴政策，大量光伏项目如雨后春笋般冒出，大力抢占地区大型企业屋顶，建设分布式光伏电站。由于先前的招商引资政策，大量大型企业坐落在经济开发区，由于这部分大型企业的大规模光伏接入，导致惠民变变电站短路电流大幅度增加，按照《110千伏变电所设计原则》10千伏电压等级短路电流宜控制在16千安以下的设计规范，惠民变变电站已经超过16千安这一实际阀值，为确保电网稳定运行，公司对经济开发区惠民变所辖用户光伏接入工作进行限制。

由于地区已有多数变电站短路电流到达实际阀值，剩余有极多变电站短路电流也在不断持续增长中。因此，如何以将有限的剩余接入容量发挥出最大的经济收益，筛选出潜在优异客户，配置效益最大化发电建设方案为当前工作的当务之急。

3.3 光伏经济效益研究

3.3.1 全寿命周期成本分析

分布式光伏的全寿命周期成本主要包括运维成本、建设成本等费用。

（1）运维成本。运维成本是指分布式光伏系统建成之后的运行、维护和管理费用，贯穿整个系统周期。光伏电站运行维护主要包括日常、集中和应急维护，全年总运行维护成本C0&M 可以表示为C0&M=（1+Kop）×KO&M×Ccap。

（2）投资成本。分布式光伏系统的投资成本包括建设购置光伏组件、功率转换系统、并网设施、监控设施等所需要的成本，可以表示为Ccap=Cp×P。

3.3.2 全寿命周期效益研究

分布式光伏全寿命周期内可能获得的经济收益包括：发电量补贴、全额上网收益、节省的购电费用和余量上网收益等。

4 结语

目前各级文件对光伏接入容量、接入方式、接入电压等级、并网点配置等相关指导意见较为模糊，全省各基层单位在相对模糊的指导文件下，业务执行度各有不同。因此联合各部门制定一个统一的光伏接入标准制度，明确各电压等级光伏接入容量，明确光伏接入方式以及相关并网点的配置工作，加强光伏安装单位资质审查制度，制定准入标准制度，规范光伏业务开展。当前正在使用的营配贯通系统相关模块功能比较单一，缺乏相关应用类数据。

根据光伏效益模型所需参数信息，制定相关数据、功能需求，加强营配贯通系统在用户数据分析、光伏效益测算功能，进一步推动营配贯通相关功能研发工作当前使用的光伏效益模型相关数据在精确性、合理性方面还存在许多不足，后续还存在极大的提升空间。外部数据更加完善光照强度、光照时长等发电数据在不同对象存在着差异，更加精确化分区分域的进行甄别，需要增加光伏效益模型测算准确性，结合实际测算模型精确度，打造完善合理的效益模型。