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王斯成:光伏發電消納問題分析

時間:2020-01-24 14:32      來源:未知   瀏覽量:

王斯成:光伏發電消納問題分析

本人自1982年開始從事光伏發電系統工程和相關電子產品開發,至今已經38年。作為一名光伏領域的老兵,一直以來很想就光伏發電消納問題發表一些個人看法。自2021年始,光伏發電將走入平價時代,成本將不再成為規?;l展的主要障礙,而電網消納或將成為最主要的制約因素。本文針對集中式光伏電站和分布式光伏發電在電網中的占比、消納條件和主要問題分別進行了分析,得出的結論是:只要統一思想,統一行動,在高比例可再生能源情景下,2050實現光伏總裝機20億千瓦,2021-2050每年平均裝機60GW是可行的,并不存在消納不了的技術障礙。本文僅從光伏發電的角度對消納問題進行分析,偏頗之處在所難免,僅供討論。

(來源:微信公眾號“新能智庫”作者:王斯成)

二、光伏發電消納問題的探討

討論光伏發電的消納問題,也就是光伏發電在電網中的滲透率問題。眾所周知,光伏發電具有不連續、不穩定的特點,白天發電晚上不發電,陰雨天也不能發電,云層的干擾還會造成不穩定輸出。那么,電網能夠接受多高比例(滲透率)的光伏發電呢?這個問題需要對集中式光伏電站和分布式光伏分別闡述。

2.1 集中式光伏電站:

凡接入10kV及以上公共電網,所發電量全部賣給電網的均屬于集中式光伏電站。集中式光伏電站的控制、調度權在電網企業。光伏發電在電網中的滲透率與電網的調節能力密切相關。電網的調節能力通常通過如下幾種方式實現:

2.1.1 同步電網和互補電源:

2019年12月20日,德國聯邦電網署(BNetzA)通過了《2019—2030年電網發展計劃》,基于2030年將可再生能源發電提高到65%的目標,需要新建近3600公里的輸電線路和修建從石勒蘇益荷爾斯泰因州到北威州的高壓直流輸電通道,這些線路甚至考慮鋪設地下電纜實現[1]。德國政府和電網專家認為,解決德國境內解決高比例、波動性可再生能源情景下電力平衡的主要出路仍是擴建電網,電力系統覆蓋范圍越大,越可以實現區域間的電力平衡。

曾經在討論國家“十四五”電力規劃時碰到一位專家,固執地認為:“光伏發電的比例一定高不了,因為如果連續下雨一周(這在南方是常有的事),就會無法滿足電力供應”。中國有一句老話,叫做“十里不同天”,或“東邊日出西邊雨”,如果同步電網的覆蓋范圍足夠大,雖然局部地區在下雨,但晴天地方的光伏仍在發電,便能夠達到統計平均的電力需求。對此,還可以看一看德國高比例光伏電源結構下如何度過了日全食:2015年3月20日,德國遭遇日全食的考驗。日全食發生在當日9:30-11:30間,彼時德國光伏總裝機為39GW,而最大負荷為80GW(光伏的功率滲透率接近50%)。為了度過日全食,德國做了充分的準備,包括備用機組,負荷側調節以及光伏發電功率調節等。最后依托北歐強大的電網,僅僅是減少了部分負荷和光伏出力,甚至沒有啟動備用電源,就安全度過了日全食。

IEA PVPS(國際能源署光伏發電委員會)曾經提出建設東北亞(中國、蒙古、日本、韓國,朝鮮)同步電網的設想,歐洲也曾提出覆蓋地中海、北非和歐洲大陸的EUMENA(Europe,Mediterranean Region and North Africa)計劃。

王斯成:光伏發電消納問題分析

互補電源結構也很重要,在一個供電區域內的互補型電源越多,對于抑制光伏電力的波動性和不連續性越有效。與光伏相對應的互補電源包括:火電、氣電、水電、風電、生物質發電等。

總之,同步電網和互補電源將會對高比例波動性可再生能源電力結構下電網的穩定運行發揮重要的支撐作用。

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