今年,國家密集出臺(tái)了《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案的通知》《關(guān)于公布整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)名單的通知》《關(guān)于推進(jìn)以縣城為重要載體的城鎮(zhèn)化建設(shè)的意見》和《“十四五”推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》等一系列政策文件,提出要充分利用政府學(xué)校、公共建筑、油氣礦區(qū)、工礦場(chǎng)區(qū)、工業(yè)園區(qū)的土地、屋頂資源,因地制宜開展“整縣屋頂分布式光伏”和“千家萬戶沐光行動(dòng)”。
開發(fā)縣域分布式光伏對(duì)推動(dòng)我國能源低碳轉(zhuǎn)型具有重要作用,而其大規(guī)模并網(wǎng)面臨著光伏出力與負(fù)荷特性不匹配、本地消納空間不足、電網(wǎng)平衡調(diào)控困難、市場(chǎng)化機(jī)制不完善等諸多突出問題。因此,實(shí)現(xiàn)分布式光伏科學(xué)開發(fā)和高效利用極為重要。
統(tǒng)籌規(guī)劃有序開發(fā)縣域分布式光伏
近年來,氣候變化加劇、極端氣象事件頻發(fā)等因素,使新能源發(fā)電出力受到較大影響。另外,極端高溫天氣引起的負(fù)荷峰值急劇上升進(jìn)一步加劇了電力系統(tǒng)供電不足風(fēng)險(xiǎn),電力保供整體形勢(shì)非常嚴(yán)峻。大力發(fā)展分布式光伏,既是推動(dòng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的必由之路,也是目前高負(fù)荷密度配電網(wǎng)自身供電能力不足問題的有效緩解途徑。
在此背景下,我國分布式光伏裝機(jī)規(guī)模不斷增長(zhǎng),截至2021年底,全國新增分布式光伏裝機(jī)容量2900萬千瓦,占全部新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量的55%,首次超過集中式光伏。隨著分布式光伏整縣開發(fā)工作的持續(xù)推進(jìn),分布式光伏還將進(jìn)一步快速發(fā)展。
分布式光伏大規(guī)模接入,對(duì)配電網(wǎng)的承載能力與消納能力都提出了較高的要求。光伏發(fā)電出力具有隨機(jī)波動(dòng)、日周期間歇性和季節(jié)性變化特點(diǎn),與常規(guī)電源存在顯著差異,使原有的電力電量平衡、匹配容量選取、網(wǎng)絡(luò)安全約束等電網(wǎng)規(guī)劃的邊界條件發(fā)生很大變化。因此,必須對(duì)分布式光伏未來建設(shè)目標(biāo)與電網(wǎng)目前承載和消納能力進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃,為整縣屋頂分布式光伏有序開發(fā)、配電網(wǎng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與分布式光伏充分消納奠定基礎(chǔ)。
功率預(yù)測(cè)與群調(diào)群控應(yīng)對(duì)并網(wǎng)困難
分布式光伏發(fā)電出力具有很強(qiáng)的波動(dòng)性和隨機(jī)性,對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成三方面的影響:一是由于分布式光伏太陽落山之后輸出為零,這種出力特性會(huì)加大電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差,給電網(wǎng)調(diào)度帶來巨大困難。二是分布式光伏出力與用戶實(shí)際用電負(fù)荷二者融合后形成電網(wǎng)凈負(fù)荷,分布式光伏將太陽輻射的隨機(jī)波動(dòng)引入電網(wǎng)凈負(fù)荷,令其隨機(jī)性大大增加,從而使得電網(wǎng)負(fù)荷的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)變得愈發(fā)困難。三是分布式光伏的出力特性與電網(wǎng)負(fù)荷的需求特性并不匹配,其充分消納面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。上述三點(diǎn)導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度面臨“高峰時(shí)段電力供應(yīng)不足、低谷期間光伏消納困難”兩難局面。
隨著整縣屋頂光伏開發(fā)工作的加速推進(jìn),海量分散式接入的分布式光伏給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的壓力和挑戰(zhàn)將日益凸顯,必須將分布式電源也有機(jī)地融入全網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行中。分布式光伏功率預(yù)測(cè)及其群調(diào)群控是應(yīng)對(duì)上述困難的有效技術(shù)手段。然而,一方面由于分布式光伏在資源一致性、數(shù)據(jù)可用性和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)信息支撐方面與集中式大規(guī)模光伏存在巨大差異,現(xiàn)有集中式光伏功率預(yù)測(cè)方法難以用于分布式光伏功率預(yù)測(cè);另一方面,我國地域遼闊,各地區(qū)的地形地貌和氣象環(huán)境條件千差萬別,獨(dú)特的氣候與地理特點(diǎn)導(dǎo)致光伏組件功率特性、光伏資源空間分布存在顯著差異。為此,亟待開展針對(duì)分布式光伏特點(diǎn)的發(fā)電功率預(yù)測(cè)研究工作。
可調(diào)資源融合互動(dòng)構(gòu)建新型配電網(wǎng)
針對(duì)分布式光伏并網(wǎng)帶來的諸多問題,挖掘配電網(wǎng)中電供熱、電制冷、電動(dòng)汽車等柔性負(fù)荷以及分布式儲(chǔ)能等各類可調(diào)節(jié)資源的調(diào)節(jié)能力,為系統(tǒng)運(yùn)行提供調(diào)峰、調(diào)頻以及穩(wěn)定控制等輔助服務(wù)的技術(shù)思路得到了行業(yè)各界的廣泛認(rèn)可。
隨著配電網(wǎng)智能融合終端、智能開關(guān)以及智能電表的廣泛應(yīng)用,電力系統(tǒng)在配電網(wǎng)中已經(jīng)建立了一條連接分布式電源、可調(diào)節(jié)資源與電網(wǎng)調(diào)控中心的安全、可靠、高效的信息高速公路。基于智能融合終端提供的邊緣計(jì)算能力,配電網(wǎng)信息高速公路可對(duì)分布式光伏進(jìn)行功率預(yù)測(cè),對(duì)多種可調(diào)節(jié)資源進(jìn)行調(diào)節(jié)能力在線量化評(píng)估,從而在智能融合終端層面實(shí)現(xiàn)分布式光伏與多種可調(diào)節(jié)資源的綜合協(xié)調(diào)運(yùn)行控制,平抑分布式光伏的波動(dòng)性和隨機(jī)性,緩解大規(guī)模分布式光伏對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行壓力。筆者認(rèn)為,將分布式光伏、可調(diào)節(jié)資源與電網(wǎng)三者有機(jī)地融合在一起,可為破解新型配電網(wǎng)發(fā)展所面臨的難題提供全新的技術(shù)思路。
完善市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)分布式光伏消納
分布式光伏不同于集中式光伏電站,所有權(quán)、控制權(quán)、經(jīng)營(yíng)權(quán)歸屬用戶,與電網(wǎng)公司無關(guān),其運(yùn)行方式包括“全額上網(wǎng)”“全部自用”和“自發(fā)自用,余電上網(wǎng)”三類,可以“凈電量計(jì)量”和“雙向計(jì)量,雙向結(jié)算”兩種收費(fèi)方式結(jié)算。然而,長(zhǎng)期以來我國分布式光伏,尤其是農(nóng)村扶貧光伏項(xiàng)目,市場(chǎng)化程度較低,發(fā)電收益較少,依賴補(bǔ)貼及國家資金投入實(shí)現(xiàn)收益。
隨著新能源發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大,政府補(bǔ)貼退坡加速,2021年工商業(yè)分布式光伏項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng),戶用分布式光伏項(xiàng)目補(bǔ)貼也有所下降,在整縣推進(jìn)的分布式光伏開發(fā)以及光伏逐步實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的背景下,若仍單純依靠補(bǔ)貼將難以維持理想收益。
隨著我國電力市場(chǎng)建設(shè)的逐步深入,中長(zhǎng)期交易規(guī)模與現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)范圍不斷擴(kuò)大,多地區(qū)陸續(xù)開展了分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易、“隔墻售電”、綠電交易、分布式光伏碳交易等新能源市場(chǎng)化交易品種試點(diǎn)。然而,大部分交易對(duì)電站發(fā)電量、可交易電量等認(rèn)證要求較高、手續(xù)復(fù)雜,部分交易還需繳納各項(xiàng)費(fèi)用、成本高昂,對(duì)電量的計(jì)量以及相應(yīng)的補(bǔ)貼認(rèn)定與發(fā)放都還需進(jìn)一步的細(xì)化,分布式光伏參與電力市場(chǎng)交易的機(jī)制尚未完善,商業(yè)模式尚未成熟。在國家光伏補(bǔ)貼退坡的背景下,推動(dòng)電力市場(chǎng)建設(shè),完善分布式發(fā)電參與電力市場(chǎng)的交易機(jī)制,發(fā)展規(guī)?;姆植际焦夥虡I(yè)模式,對(duì)于分布式光伏發(fā)電可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
綜上所述,“十四五”期間我國分布式光伏的發(fā)展仍面臨開發(fā)建設(shè)、運(yùn)行消納、交易盈利等多方面難題,必須堅(jiān)持系統(tǒng)觀念、統(tǒng)籌規(guī)劃、有序開發(fā),通過技術(shù)創(chuàng)新與市場(chǎng)機(jī)制相結(jié)合共同推動(dòng)縣域分布式光伏的健康持續(xù)發(fā)展。
原標(biāo)題:縣域分布式光伏如何融入新型配電網(wǎng)