國網(wǎng)浙江諸暨供電有限公司 陳 挺 王一汀 呂志能

1 引言

人類社會在整個歷史長河當(dāng)中，能源發(fā)揮著極為重要的推動作用，無論是人們?nèi)粘Ｉ?，還是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營，能源都必不可少。由于近年經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗水平也隨著經(jīng)濟水平的提升而呈現(xiàn)出正上升趨勢，一些不可再生能源逐漸出現(xiàn)了開采殆盡的狀況，同時還帶來了大量的環(huán)境問題，人們開始加強了對太陽能光伏發(fā)電的利用。在這樣的社會經(jīng)濟發(fā)展情況下，世界上不同國家紛紛開始尋找新的經(jīng)濟進步和能源探索方向，并且開始尋找不同以往的能源供應(yīng)，以實現(xiàn)社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

不同于潮汐能與核能，太陽能有著很多更加明顯的優(yōu)勢，不僅本身產(chǎn)出量非常巨大，而且副作用產(chǎn)生概率極低，一般建設(shè)所需要的開發(fā)周期也極其短。因而，各國紛紛加強了對太陽能的利用，分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)便屬于太陽能的主要利用形式之一，它可以將巨量產(chǎn)出的太陽能轉(zhuǎn)化為我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)不可或缺的電力能源。隨著大規(guī)?？萍技夹g(shù)的更新迭代，分布式光伏發(fā)電的應(yīng)用也變得更加完善，基礎(chǔ)的發(fā)電模式也擁有了更加健全的體系，不僅可以為人們帶來較多的電力資源，還為不同行業(yè)的能源利用夯實能源基礎(chǔ)，形成全新的能源利用方向。

2 存在問題

分布式光伏作為清潔能源的重要組成部分，是公司發(fā)展綜合能源業(yè)務(wù)必不可少的一環(huán)，但是根據(jù)公司光伏業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀及營配貫通系統(tǒng)現(xiàn)行實際使用情況，還是存在目前各級文件指導(dǎo)意見相對模糊，光伏接入標(biāo)準(zhǔn)制度不統(tǒng)一，營配貫通系統(tǒng)功能不足，光伏效益模型不精確等問題。

3 解決方案

在緊緊抓住“建設(shè)具有卓著競爭力的世界一流現(xiàn)代能源企業(yè)”的戰(zhàn)略目標(biāo)引領(lǐng)之下，緊緊抓住新一輪能源技術(shù)革新、通訊信息技術(shù)變革和各產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新機遇，踐行“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略性目標(biāo)，堅持以電能為主要核心、多能互相接濟，以推進能源互聯(lián)互通、智慧用能為主要發(fā)展方向，構(gòu)建合作、共贏、開放的能源服務(wù)新平臺，將公司建設(shè)成為綜合能源服務(wù)領(lǐng)域示范引領(lǐng)者、重要推動者、深度參與者和主要踐行者。同時，分布式光伏是清潔能源的重要組成環(huán)節(jié)，是公司發(fā)展綜合能源業(yè)務(wù)必不可少的主要抓手。

根據(jù)當(dāng)前光伏業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀及營配貫通系統(tǒng)現(xiàn)行使用情況，本次課題主要研究方向有以下幾個方向：其一是需要挖掘光伏業(yè)務(wù)潛在市場的需求，通過大數(shù)據(jù)分析判斷區(qū)域電網(wǎng)光伏項目的熱力分布情況、臺區(qū)線損情況、地區(qū)用電負(fù)荷情況及地區(qū)用電量情況等客觀數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)掌握挖掘區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)光伏的剩余容量接入。其二是建立光伏效益投資模型，通過區(qū)域電網(wǎng)之中區(qū)域企業(yè)發(fā)電量平均消納水平信息、典型光伏組件設(shè)備型號信息及發(fā)電效率信息、常規(guī)光照強度信息及企業(yè)屋頂安裝面積信息等參數(shù)建立光伏效益投資模型。其三是開拓綜合能源市場新業(yè)態(tài)：利用營配貫通系統(tǒng)數(shù)據(jù)及地區(qū)光伏效益投資模型，通過模型篩選區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)光伏用戶，通過光伏效益投資模型測算利潤最大化投資模式，依托電網(wǎng)信息化科技技術(shù)，在市場競爭中搶占先機，與優(yōu)質(zhì)客戶提前達成合作協(xié)議，拓展公司綜合能源業(yè)務(wù)新模式。分布式光伏的重要性已經(jīng)廣為人知，電力行業(yè)實踐研究表明如何通過大數(shù)據(jù)分析區(qū)域電網(wǎng)光伏項目，通過挖掘區(qū)域電網(wǎng)光伏剩余接入容量測算研究，光伏投資效益測算研究，光伏經(jīng)濟效益研究，是解決分布式光伏營配貫通問題的主要研究方向。

3.1 區(qū)域電網(wǎng)光伏剩余接入容量測算研究

研究全市不同地區(qū)光伏接入現(xiàn)狀及承載情況，結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)現(xiàn)狀，根據(jù)營配貫通數(shù)據(jù)，測算區(qū)域電網(wǎng)光伏接入余量。為分析諸暨分布式光伏的實際承載力，基于《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評估導(dǎo)則》和分布式光伏測算的邊界條件，對市內(nèi)分布式光伏承載力進行了測算研究。

電網(wǎng)的分布式光伏接入承載容量評估主要以電網(wǎng)安全運行邊界數(shù)據(jù)信息、分布式光伏并網(wǎng)性能數(shù)據(jù)信息、電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)信息、分布式光伏并網(wǎng)數(shù)據(jù)信息等為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展評估，并充分考慮建設(shè)當(dāng)中和已經(jīng)批復(fù)的電源電網(wǎng)項目。評估數(shù)據(jù)應(yīng)來源于電網(wǎng)和電源的建設(shè)規(guī)劃數(shù)據(jù)、電網(wǎng)實測數(shù)據(jù)、運行設(shè)備參數(shù)、歷史運行數(shù)據(jù)，并充分考慮實際地理位置、電網(wǎng)架構(gòu)、負(fù)荷水平、負(fù)荷類型、時間尺度、運行方式等因素。其中電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)一次接線圖、電網(wǎng)等值阻抗圖、各級母線短路容量表。設(shè)備信息數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)，運行限值數(shù)據(jù)等。電源特性數(shù)據(jù)主要含有電源名稱信息、發(fā)電機組額定功率信息、視在功率信息、機組臺數(shù)信息、理論發(fā)電量信息、機組裝機容量信息、機組類型信息（同步電機、異步電機或變流器）、機組功率因數(shù)信息調(diào)節(jié)范圍等。運行信息數(shù)據(jù)主要包括運行方式數(shù)據(jù)，主要是電源和電網(wǎng)正常運行方式方面數(shù)據(jù)；電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)主要是斷面潮流、電網(wǎng)負(fù)荷、母線電壓、評估周期內(nèi)各電源出力等歷史數(shù)據(jù)；電網(wǎng)各節(jié)點間諧波電壓、諧波電流含有率實測信息值。

研究通過分析分布式光伏承載力的影響因素，具體包括電能質(zhì)量問題、電壓水平和控制能力、電源裝機構(gòu)成情況、用電負(fù)荷水平及總體運行特性、電力電量平衡能力和全市光伏發(fā)電消納能力。分布式光伏接入電網(wǎng)的承載力評估應(yīng)以電網(wǎng)安全運行邊界數(shù)據(jù)、分布式光伏并網(wǎng)性能數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、分布式光伏并網(wǎng)數(shù)據(jù)、等為基礎(chǔ)開展評估，并充分考慮在建及已批復(fù)電源和電網(wǎng)項目。

在電源情況、實際負(fù)荷情況和電網(wǎng)網(wǎng)架情況等承載力測算邊界條件的具體約束下，根據(jù)反向負(fù)載率的定義可計算得到各電壓等級的分布式電源的倒送情況，并計算得到區(qū)域內(nèi)獨立可裝容量Pm，再對擬接入分布式電源的電壓偏差電網(wǎng)進行短路電流和諧波校核，最終確定區(qū)域可新接納分布式光伏實際容量。

測算方法：

（1）反向負(fù)載率λ 計算

反向負(fù)載率λ 應(yīng)按以下公式計算：

（2）獨立可裝容量Pm 計算

評估區(qū)域內(nèi)可新增分布式電源容量Pm 應(yīng)按以下公式計算：

Kr 是設(shè)備運行裕度系數(shù)，一般取0.8。

3.2 光伏投資效益測算研究

從影響光伏收益多方面因素進行調(diào)研，分析影響光伏收益主要因素，構(gòu)建光伏投資效益模型，選取典型案例進行光伏效益評估。影響光伏投資效益因素可以分為幾大部分：工程造價、運維費用、發(fā)電情況及消納情況四大板塊。

通過多方市場調(diào)研進行光伏工程造價研究，光伏發(fā)電設(shè)備一般分為低壓并網(wǎng)與高壓并網(wǎng)兩種并網(wǎng)方式，不同并網(wǎng)方式，成本投入也大為不同。相同的安裝規(guī)模下，高壓光伏并網(wǎng)模式所需要的費用遠大于低壓光伏并網(wǎng)模式。

常規(guī)運維模式主要為以月為單位，清洗表面塵埃，檢查發(fā)電設(shè)備是否故障，人工進行現(xiàn)場巡視，定期對屋頂光伏發(fā)電設(shè)備進行清水沖刷。

數(shù)據(jù)監(jiān)控運維模式主要通過搭建數(shù)據(jù)平臺，實時監(jiān)測光伏設(shè)備發(fā)電效率，進行線上發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析。通過對異常發(fā)電數(shù)據(jù)的分析監(jiān)測，及時派遣檢修隊伍前往現(xiàn)場進行設(shè)備修復(fù)，保證發(fā)電有效性和連續(xù)性。

3.2.1 通過發(fā)電情況研究

根據(jù)中國氣象局風(fēng)能太陽能評估中心推薦的國內(nèi)太陽能資源地區(qū)分類辦法，我國太陽能資源共分5類，見表1。

表1 我國太陽能資源

以華東某市為例，該市位于北緯29°43′，東經(jīng)120°14′，太陽能年輻射量在4000-5000MJ/（m2/年）之間，年平均日照2017.0小時，標(biāo)準(zhǔn)光照下年平均日照時間在3-3.8小時左右，屬于四類地區(qū)，太陽能資源條件一般。從太陽能光伏發(fā)電整體效率效益來說，適宜大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電，少數(shù)有條件地區(qū)可依據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源情況利用農(nóng)業(yè)大棚及魚塘有序發(fā)展建設(shè)集中式光伏電站。

3.2.2 通過消納情況研究

根據(jù)營配系統(tǒng)用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)進行分析，常規(guī)企業(yè)生產(chǎn)高峰時間一般為早上8點至晚上22點，之后生產(chǎn)效率、負(fù)荷開始逐漸下降，與電網(wǎng)企業(yè)峰谷電設(shè)定正好吻合。

根據(jù)營配系統(tǒng)發(fā)電客戶負(fù)荷曲線進行分析，光伏設(shè)備發(fā)電有效時間一般為早上7點至下午16點，發(fā)電曲線基本與用電曲線重合，正常生產(chǎn)企業(yè)基本可以消納日常光伏發(fā)電量,消納比例可以達到95%。

3.2.3 通過本地接入現(xiàn)狀研究

由于近年來國家對光伏行業(yè)進行激勵性補貼政策，大量光伏項目如雨后春筍般冒出，大力搶占地區(qū)大型企業(yè)屋頂，建設(shè)分布式光伏電站。由于先前的招商引資政策，大量大型企業(yè)坐落在經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，由于這部分大型企業(yè)的大規(guī)模光伏接入，導(dǎo)致惠民變變電站短路電流大幅度增加，按照《110千伏變電所設(shè)計原則》10千伏電壓等級短路電流宜控制在16千安以下的設(shè)計規(guī)范，惠民變變電站已經(jīng)超過16千安這一實際閥值，為確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行，公司對經(jīng)濟開發(fā)區(qū)惠民變所轄用戶光伏接入工作進行限制。

由于地區(qū)已有多數(shù)變電站短路電流到達實際閥值，剩余有極多變電站短路電流也在不斷持續(xù)增長中。因此，如何以將有限的剩余接入容量發(fā)揮出最大的經(jīng)濟收益，篩選出潛在優(yōu)異客戶，配置效益最大化發(fā)電建設(shè)方案為當(dāng)前工作的當(dāng)務(wù)之急。

3.3 光伏經(jīng)濟效益研究

3.3.1 全壽命周期成本分析

分布式光伏的全壽命周期成本主要包括運維成本、建設(shè)成本等費用。

（1）運維成本。運維成本是指分布式光伏系統(tǒng)建成之后的運行、維護和管理費用，貫穿整個系統(tǒng)周期。光伏電站運行維護主要包括日常、集中和應(yīng)急維護，全年總運行維護成本C0&M 可以表示為C0&M=（1+Kop）×KO&M×Ccap。

（2）投資成本。分布式光伏系統(tǒng)的投資成本包括建設(shè)購置光伏組件、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、并網(wǎng)設(shè)施、監(jiān)控設(shè)施等所需要的成本，可以表示為Ccap=Cp×P。

3.3.2 全壽命周期效益研究

分布式光伏全壽命周期內(nèi)可能獲得的經(jīng)濟收益包括：發(fā)電量補貼、全額上網(wǎng)收益、節(jié)省的購電費用和余量上網(wǎng)收益等。

4 結(jié)語

目前各級文件對光伏接入容量、接入方式、接入電壓等級、并網(wǎng)點配置等相關(guān)指導(dǎo)意見較為模糊，全省各基層單位在相對模糊的指導(dǎo)文件下，業(yè)務(wù)執(zhí)行度各有不同。因此聯(lián)合各部門制定一個統(tǒng)一的光伏接入標(biāo)準(zhǔn)制度，明確各電壓等級光伏接入容量，明確光伏接入方式以及相關(guān)并網(wǎng)點的配置工作，加強光伏安裝單位資質(zhì)審查制度，制定準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)制度，規(guī)范光伏業(yè)務(wù)開展。當(dāng)前正在使用的營配貫通系統(tǒng)相關(guān)模塊功能比較單一，缺乏相關(guān)應(yīng)用類數(shù)據(jù)。

根據(jù)光伏效益模型所需參數(shù)信息，制定相關(guān)數(shù)據(jù)、功能需求，加強營配貫通系統(tǒng)在用戶數(shù)據(jù)分析、光伏效益測算功能，進一步推動營配貫通相關(guān)功能研發(fā)工作當(dāng)前使用的光伏效益模型相關(guān)數(shù)據(jù)在精確性、合理性方面還存在許多不足，后續(xù)還存在極大的提升空間。外部數(shù)據(jù)更加完善光照強度、光照時長等發(fā)電數(shù)據(jù)在不同對象存在著差異，更加精確化分區(qū)分域的進行甄別，需要增加光伏效益模型測算準(zhǔn)確性，結(jié)合實際測算模型精確度，打造完善合理的效益模型。