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光伏微電網屬于典型的“自發自用,余電上網”

時間:2020-01-24 14:34      來源:未知   瀏覽量:

光伏微電網屬于典型的“自發自用,余電上網”

光伏微電網屬于典型的“自發自用,余電上網”的分布式光伏,是實現光伏高滲透率和電網友好的重要途徑。光伏微電網由光伏組件、逆變裝置、儲能系統、負荷、監控和保護裝置等匯集而成的小型發配電系統,與外電網只有一個交互電量的連接點,是一個能夠實現自我控制和管理的自治系統。按照功能不同光伏微電網可以有如下幾種:

自用型微電網:由單位或個人投資興建,自建自用,光伏滲透率100%,可以聯網運行,也可以主動式“孤島”運行,雙向計量,雙向結算,聯網運行時能夠根據電網要求和實時電價與電網互動,自動控制從電網購電或向電網賣電,在為電網削峰填谷的同時,實現收益最大化。當電網發生故障時,微電網能夠自動轉為“孤島運行”,可以做到“黑啟動”和“無縫切換”。自用型光伏微電網的效益明顯,是吸引投資,擴大光伏應用的主要形式。

服務型微電網:由配電網運營商投資建設,為一個區域內的多用戶供電,由微電網運營商管理和經營,可以聯網運行,也可以孤島運行,雙向計量,雙向結算,實現收益最大化。孤島運營時可以保證微網內全部用電戶或主要用電戶的供電,光伏滲透率50%-100%。服務型光伏微電網能夠助力電力體制改革,打破傳統壟斷經營,是實現配電網經營權開放的最好抓手。

互動型微電網:由電網或配電網企業投資建設,主要目的不是自用電,而是與電網互動,滿足電網要求,為電網提供輔助服務,是未來虛擬電網的重要組成。聯網運行,光伏滲透率300%-500%,雙向計量,雙向結算,系統能夠實現“恒功率輸出”和“削峰填谷”,依靠光伏超低成本和響應實時電價,實現盈利。丹麥技術大學(DTU)的微電網和韓國電力公司(KEPCO)實施的智能電網(Smart Grid)項目均屬此類。

王斯成:光伏發電消納問題分析王斯成:光伏發電消納問題分析

2.2.2 儲能在分布式光伏市場的潛力

潛力巨大。一方面是因為分布式光伏的成本大大低于電網的零售電價,價差足以支持安裝儲能,這與德國和日本的情況類似。另一方面,安裝儲能之后,分布式光伏系統就具備了調節能力,在電力交易市場和實時電價系統建立起來之后,能夠根據電價與電網互動,實現了分布式光伏項目的收益最大化。因此,儲能在分布式光伏領域的潛在市場十分巨大。

2.2.3 高滲透率不會構成對配電網的威脅

2.2.3.1 不應設置分布式光伏的滲透率上限

同一供電平臺到底能夠安裝多大比例的光伏,目前尚沒有定論,可以肯定的是,高滲透率分布式光伏會帶來“逆功率流”問題,此時供電平臺的具體表現就是網壓升高。針對這個問題,分布式光伏有多種方法抑制網壓升高,如減功率運行,增加儲能,接入備用負荷,以及無功補償(逆變器有此功能,無須額外增添無功補償設備)[15]等。對于分布式光伏并網的要求,已經有國家標準[16](GB/T 29319-2012),該標準對于并網特性、電能質量以及調節能力都有明確的規定,且分布式光伏系統并網前都需要通過電網企業的檢測。盡管電網企業并不對分布式光伏進行調度或控制,然而分布式光伏系統本身完全具備在電網出現異常情況下自行調整的能力。因此,沒有必要為分布式光伏限定滲透率,電網企更不能以“消納能力有限”為由拒絕分布式光伏項目的備案。

2.2.3.2 “鴨子曲線”及其消除辦法

盡管每一個單獨的分布式光伏系統都能通過自身調節來滿足并網特性,使所接入的配電網安全、穩定運行。但如果在一個居民區內(工商業用戶沒有負荷晚高峰)安裝了大量“自發自用”的光伏項目,當白天陽光充足時,從電網管理的角度看,表現為負荷大大下降,但在傍晚太陽落山后,所有光伏系統停止發電,電力需求卻急劇上升。這種負荷曲線就像是一只鴨子,因此被稱為“鴨子曲線”。這種現象對電網的保障供電能力造成巨大壓力。

下圖是美國加州近幾年來“鴨子曲線”的演變,隨著光伏裝機容量的逐年迅速上升,鴨子曲線將越來越明顯。

王斯成:光伏發電消納問題分析

解決供電區域“鴨子曲線”問題是電網企業的職責范圍,但電網企業又無法直接對分布式光伏進行調度控制。“鴨子曲線”問題的解決可以通過實時電價調整來實現。白天陽光充足時,交易電價很低,分布式光伏的儲能系統處于充電狀態;當傍晚負荷高峰時,交易電價很高,分布式光伏的儲能系統則處于放電狀態,實現了錯峰運行,消除了“鴨子曲線”,分布式光伏也實現了收益最大化,兩全其美。由此還得出一個結論,就是隨著分布式光伏的規?;l展,分布式儲能市場也會隨之興起。

2.2.4 存在問題

1)分布式光伏具備商業化競爭優勢,但國家尚未對分布式光伏項目的建設規模全面放開;

2)自發自用的分布式光伏直接影響到電網企業的效益和業績,自發自用多了,電網賣電自然就少了,而且分布式光伏項目分散、規模小,且發電商多而雜,電網企業管理負擔加重,又沒有任何補償,因此電網企業對于分布式光伏項目的開展沒有任何積極性,2019年更是出現了以“消納能力有限”而不予立項的情況發生;

3)中國還不允許采用分布式光伏項目采用“凈電量計量”模式運行,中國也還沒有像日本“凈零能耗建筑”和德國“智能家居”那樣類似的政府計劃;

4)電力體制改革進展緩慢,配電網經營權尚未開放,電力交易市場和實時電價體系尚未建立,不利于光伏微電網項目的開展,也不利于分布式儲能市場的啟動。

2.2.5 小結

分布式光伏進入平價時代后,具有商業化競爭優勢,市場潛力巨大。分布式光伏自身具備的調解能力完全可以保障高滲透率情況下配電網的安全穩定運行,不存在消納受限的問題。高比例分布式光伏的發展和分布式儲能市場的啟動有賴于電力交易市場和實時電價體系的建立。

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