雙碳環(huán)境下,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展,成本降低、使用范圍擴(kuò)大,應(yīng)用方式也越來越多。按主體區(qū)分,光伏應(yīng)用有“光伏+”(光伏為主體)和“+光伏”(光伏為輔助)兩種方式。本文討論“光伏+”的應(yīng)用思路。
“光伏+”以光伏發(fā)電為主體,配以光電消納技術(shù),實現(xiàn)光電的有效應(yīng)用。根據(jù)光伏發(fā)電的密集程度,“光伏+”技術(shù)也分為集中式和分布式兩種。
集中式技術(shù)包括光伏電站和儲能裝置,按電站方式運行,受電網(wǎng)調(diào)度上網(wǎng)。這種模式的發(fā)電量大,運行方式明確,這里不再討論。
分布式光伏分散、數(shù)量多,單個項目發(fā)電量少,管理難度較大。以往,分布式光伏多發(fā)電直接上網(wǎng),給電網(wǎng)帶來較大沖擊,調(diào)節(jié)難度大,甚至間接造成棄風(fēng)棄光等新能源的浪費。
“光伏+”技術(shù)面對分布式光伏的弊端,改變了原有的上網(wǎng)方式,與多種技術(shù)相結(jié)合形成了合理的發(fā)電模式,既減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān),又提高收益。這些技術(shù)中,比較典型是城鎮(zhèn)“光儲直柔”和農(nóng)村“光伏微網(wǎng)”兩種技術(shù)。
光儲直柔
光儲直柔技術(shù)是光伏發(fā)電、儲能、直流供電和柔性負(fù)荷的統(tǒng)稱。
該系統(tǒng)運行時,光伏發(fā)電不直接上網(wǎng),進(jìn)入直流電網(wǎng)優(yōu)先供樓內(nèi)用戶使用,多余電量進(jìn)入儲能系統(tǒng);柔性負(fù)荷指有計劃的用電,特別是帶有儲能裝置的用電設(shè)備(如電動汽車、充電設(shè)備等),根據(jù)統(tǒng)一的調(diào)度進(jìn)行充電(未來還具有用電高峰期放電的功能),將建筑的剛性用電需求改為柔性用電需求;最后,儲能系統(tǒng)根據(jù)用電情況,將結(jié)余的電量在峰電時間上網(wǎng),或者在谷電時間儲電。
應(yīng)用該系統(tǒng)后,整個建筑形成自循環(huán),并作為電網(wǎng)的自調(diào)節(jié)末端降低峰谷差,不僅不對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊,還會降低調(diào)節(jié)難度,同時也給用戶帶來了更低的電費、更高的賣電收益。
光儲直柔系統(tǒng),光伏發(fā)電是核心本體,儲能和柔性負(fù)荷是主要手段,直流電是提高用電效率的途徑,技術(shù)的目標(biāo)是把光伏發(fā)出的電能用好,減少大電網(wǎng)二次調(diào)節(jié)的步驟,是一種先進(jìn)的“光伏+”技術(shù)。
光儲直柔中采用了直流供電技術(shù),直流電的損耗小、輸配和控制方便,但是不適合長距離輸送。城市公共建筑中的用電設(shè)備密集,以直流的電子設(shè)備為主,適合使用;而農(nóng)村光伏發(fā)電系統(tǒng)中,村莊的占地面積比較大,用電設(shè)備相對分散,且多數(shù)設(shè)備采用交流電,不適合光儲直柔技術(shù)。農(nóng)村適更合“光伏微網(wǎng)”技術(shù)。
光伏微網(wǎng)
光伏微網(wǎng)也是一種“光伏+”技術(shù)。光伏發(fā)電需要空間廣度,而農(nóng)村正是光伏發(fā)電的天然載體,有巨大的發(fā)展空間。但是,如果采用“發(fā)電即上網(wǎng)”的方式,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較大沖擊,上網(wǎng)收益低、用電成本較高,特別是北方農(nóng)村冬季供暖難以解決,碳排放較高。
光伏微網(wǎng)技術(shù)是在光伏發(fā)電的基礎(chǔ)上,在村莊內(nèi)部形成微電網(wǎng),將各家各戶連接起來。微電網(wǎng)與外部大電網(wǎng)按一定規(guī)則可控連接。光伏發(fā)電先進(jìn)入微電網(wǎng)中,滿足農(nóng)村家庭、生產(chǎn)的用電需求(包括電動汽車充電等),再根據(jù)峰谷電價統(tǒng)一上網(wǎng)或充電蓄能。
這樣一來,村民用電成本大幅度降低,賣電收入也有所增加,經(jīng)濟(jì)性提升明顯。對電網(wǎng)來說,每個村莊相當(dāng)于一個微型電廠,實行微網(wǎng)管理后,自動峰電上網(wǎng)、谷電用電,形成了削峰填谷的用能機(jī)制,大幅度降低電網(wǎng)調(diào)度的難度。
特別對于北方農(nóng)村,冬季供暖是一個固有的難點,煤改氣、煤改電造成供暖成本大幅度升高,帶來了較大的政府財政負(fù)擔(dān)和碳排放。采用光伏微網(wǎng)后,農(nóng)村供暖采用空氣能熱泵(與煤改電相同),通過合理的調(diào)度,既能享受光伏微網(wǎng)技術(shù)帶來的低電價,又可以把空氣能熱泵作為電網(wǎng)削峰填谷的重要負(fù)荷末端,使光伏微網(wǎng)具備更好的調(diào)節(jié)手段。
光儲直柔和光伏微網(wǎng)技術(shù)是兩種典型的“光伏+”技術(shù),以光伏發(fā)電為核心、用好光電為目標(biāo),減少對電網(wǎng)的沖擊,幫助電網(wǎng)削峰填谷,提高光電的消納量。
國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》中提出:“加快智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級和特色應(yīng)用,創(chuàng)新‘光伏+’模式,推進(jìn)光伏發(fā)電多元布局。”在該行動方案的指導(dǎo)下,會有更多的光伏+技術(shù)涌現(xiàn),助力實現(xiàn)新能源的消納。
原標(biāo)題:什么是光儲直柔和光伏微網(wǎng)?