未來,由于電網(wǎng)將接入大量分布式光伏和多種新能源,農(nóng)村配電系統(tǒng)將由原來的放射狀無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò),電網(wǎng)的物理特性將發(fā)生較大變化。隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn),越來越多的分布式光伏接入農(nóng)村電網(wǎng)。在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的指引下,我國(guó)鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電還將逐年大幅增長(zhǎng)。鄉(xiāng)村大規(guī)模發(fā)展分布式光伏發(fā)電,必將給
未來,由于電網(wǎng)將接入大量分布式光伏和多種新能源,農(nóng)村配電系統(tǒng)將由原來的放射狀無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò),電網(wǎng)的物理特性將發(fā)生較大變化。
隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn),越來越多的分布式光伏接入農(nóng)村電網(wǎng)。在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的指引下,我國(guó)鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電還將逐年大幅增長(zhǎng)。
鄉(xiāng)村大規(guī)模發(fā)展分布式光伏發(fā)電,必將給傳統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)帶來挑戰(zhàn)和深遠(yuǎn)的影響,進(jìn)而重構(gòu)鄉(xiāng)村電網(wǎng)發(fā)展模式。推進(jìn)適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè),迫在眉睫。
浙江分布式光伏的“狂飆突進(jìn)”
浙江屬于光伏三類資源區(qū),光伏資源相對(duì)匱乏,但浙江省政府積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展
理念,大力支持光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,尤其是分布式光伏,不管是分布式光伏的裝機(jī)數(shù)量還是裝機(jī)容量都長(zhǎng)
期位居全國(guó)各省前列。
截至2021年6月,全省光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到1621.6萬千瓦,相比2015年年底增長(zhǎng)884%,裝機(jī)容量已超
過水電,是省內(nèi)僅次于火電的第二大電源。其中分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)容量為1137.4萬千瓦,并網(wǎng)項(xiàng)目達(dá)到24.2萬個(gè)。
今年5月,浙江省發(fā)布《可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》,大力發(fā)展風(fēng)電、光伏,實(shí)施“風(fēng)光倍增計(jì)劃”;6月,發(fā)布《浙江省整縣(市、區(qū))推進(jìn)分布式光伏規(guī);_發(fā)試點(diǎn)工作方案》,要求全省山區(qū)26縣全部
參與試點(diǎn)并鼓勵(lì)積極性高、日間負(fù)荷大的區(qū)縣參與試點(diǎn)!笆奈濉逼陂g浙江省規(guī)劃新增光伏裝機(jī)容量1300
萬千瓦,其中分布式光伏實(shí)際裝機(jī)容量將超過2000萬千瓦。為應(yīng)對(duì)大規(guī)模分布式光伏發(fā)展,國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)網(wǎng)浙江電力”)多措并舉做好農(nóng)網(wǎng)提升工作。
首先,提升農(nóng)村電網(wǎng)光伏承載力。統(tǒng)籌規(guī)劃滿足光伏接網(wǎng)需求,統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村配網(wǎng)建設(shè),推動(dòng)配置適量?jī)?chǔ)能裝置,優(yōu)化配套工程計(jì)劃管理。推動(dòng)鄉(xiāng)村電氣化提升就地消納水平。開展數(shù)智化供電所建設(shè),推動(dòng)供電所管理和服務(wù)能力雙提升,服務(wù)分布式光伏發(fā)展。制定《數(shù)智化供電所建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃》,建設(shè)數(shù)智化供電所管理平臺(tái),推廣供電所“互聯(lián)網(wǎng)+”及電子渠道,為分布式光伏并網(wǎng)提供更加便捷化、精準(zhǔn)化的服務(wù)。
其次,探索分布式電源友好接入示范。在嘉興地區(qū)率先建設(shè)了覆蓋全域的“分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)所有中低壓并網(wǎng)的分布式電源信息全接入;在寧波杭州灣新區(qū)建設(shè)了全國(guó)首個(gè)分布式電源集群調(diào)控技術(shù)試點(diǎn)工程,實(shí)現(xiàn)了區(qū)域367個(gè)分布式光伏發(fā)電單元的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制。嘉興海寧尖山地區(qū)建設(shè)涵蓋儲(chǔ)能站、交直流混合微電網(wǎng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)調(diào)運(yùn)行示范工程,解決區(qū)域光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車和直流負(fù)荷密度較高的問題,為可再生能源高密度接入和高效利用探索一種適合推廣的模式。杭州建德供電公司在電網(wǎng)規(guī)劃階段提前做好分布式光伏規(guī)模預(yù)測(cè),制定“新能源插座”布局原則,合理布局新能源插座,提升分布式光伏接入和管理效率的同時(shí),保障了電網(wǎng)供電的安全性和靈活性。
同時(shí),國(guó)網(wǎng)浙江電力積極完善分布式光伏管理制度,并創(chuàng)新分布式光伏服務(wù)模式。面向分布式光伏客戶提供“一網(wǎng)通辦”服務(wù),切實(shí)提升分布式光伏并網(wǎng)效率和服務(wù)水平。創(chuàng)新推出分布式光伏云結(jié)算服務(wù),向客戶提供結(jié)算“一次都不跑”的結(jié)算體驗(yàn)。探索分布式光伏批量新裝服務(wù),進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)辦理效率和服務(wù)體驗(yàn)。
浙江省發(fā)改委積極溝通,推動(dòng)發(fā)改投資項(xiàng)目在線審批平臺(tái)與電力營(yíng)銷系統(tǒng)備案信息互通。依托“網(wǎng)上國(guó)網(wǎng)”App研發(fā)上線“綠電碳效碼”應(yīng)用。利用區(qū)域分布式光伏項(xiàng)目發(fā)電大數(shù)據(jù),通過區(qū)域平均發(fā)電小時(shí)數(shù)對(duì)比分析,對(duì)分布式光伏項(xiàng)目發(fā)電水平分級(jí)評(píng)價(jià),及時(shí)提醒客戶開展光伏運(yùn)維工作,提升光伏項(xiàng)目發(fā)電效率。
由于浙江在發(fā)展農(nóng)村清潔能源方面先行先試,電網(wǎng)企業(yè)與各級(jí)政府思想統(tǒng)一、溝通順暢、措施有力,保證
了各類新能源發(fā)電順利接入農(nóng)村電網(wǎng),沒有出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。國(guó)網(wǎng)浙江電力在電網(wǎng)建設(shè)上每年持續(xù)投入較大,在建設(shè)適應(yīng)農(nóng)村各類新能源接入的農(nóng)村電網(wǎng)方面相對(duì)超前。目前浙江省分布式光伏發(fā)展對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)運(yùn)行
的不利影響總體上仍在可控范圍,但隨著今后大規(guī)模分布式光伏和多種分布式清潔能源的不斷持續(xù)接入,浙江省的農(nóng)村電網(wǎng)也必將進(jìn)一步升級(jí)轉(zhuǎn)型為適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的新型農(nóng)村電網(wǎng)。分布式電源或?qū)⒊霈F(xiàn)五大挑戰(zhàn)
未來,由于電網(wǎng)將接入大量分布式光伏和多種新能源,農(nóng)村配電系統(tǒng)將由原來的放射狀無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò),電網(wǎng)的物理特性將發(fā)生較大變化。因此,傳統(tǒng)意義上的農(nóng)村電網(wǎng)必然無法適應(yīng)大規(guī)模的間歇性分布式電源的廣泛接入,未來,農(nóng)村電網(wǎng)也將面臨新的挑戰(zhàn)。
一是農(nóng)村電網(wǎng)消納能力不足。浙江電網(wǎng)負(fù)荷基數(shù)較大,新能源在浙江電網(wǎng)的整體消納情況較好,至今未出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。然而,在局部以農(nóng)村電網(wǎng)為主的地區(qū),由于區(qū)域負(fù)荷特性與光伏、風(fēng)電等電源出力特性不匹配,導(dǎo)致消納存在困難,需要進(jìn)行改造提升或新增變電容量。以浙江衢州為例,當(dāng)前全社會(huì)最高負(fù)荷為342
萬千瓦,光伏裝機(jī)容量為165萬千瓦,按計(jì)劃,2021~2022年,其所轄四縣兩區(qū)要新增分布式光伏60萬千瓦、集中式光伏50萬千瓦,不但存在白天局部區(qū)域光伏發(fā)電倒送電網(wǎng),而且存在部分時(shí)段整個(gè)市域光伏發(fā)電難以消納的情況。
二是影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。隨著電網(wǎng)接入容量的增加,電壓偏差將呈現(xiàn)先減小后增大的“U形”變化,極端情況下甚至?xí)^電壓要求上限。以嘉興海寧某臺(tái)區(qū)為例,午間光伏出力向上級(jí)電網(wǎng)倒送,用戶午間電壓最高達(dá)256伏。同時(shí),光伏并網(wǎng)逆變器不斷增多,在光照強(qiáng)度急劇變化、輸出功率過低等情況下,產(chǎn)生大量諧波。浙
江嘉興某變電站共接入73個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),分布式光伏出力在30%時(shí),電流總諧波畸變率高達(dá)14%,超過標(biāo)準(zhǔn)5%的限值規(guī)定。
三是影響配電網(wǎng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)動(dòng)作。傳統(tǒng)農(nóng)村配電網(wǎng)一般不考慮雙側(cè)或多側(cè)電源情況,配置電流保護(hù)大部分為無方向過流保護(hù)。大量分布式光伏接入后,系統(tǒng)故障時(shí)系統(tǒng)及光伏均向故障點(diǎn)提供短路電流,改變了流經(jīng)保護(hù)的電流,可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)等行為。同時(shí),存在備自投、重合閘等保護(hù)不正確動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn),將進(jìn)一步擴(kuò)大電網(wǎng)事故范圍。
四是諧波的影響及危害。分布式光伏高比例接入時(shí),由于逆變器等電力電子元件大規(guī)模接入電網(wǎng),加上有些逆變器質(zhì)量不佳,或?qū)?dǎo)致電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重超標(biāo)。電網(wǎng)諧波的危害是多方面的,會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增大、繼電保護(hù)誤動(dòng)作、儀表測(cè)量不準(zhǔn)確等問題,降低了供電可靠性和電能質(zhì)量。
五是縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)峰難度加大。光伏等間歇性非調(diào)峰電源高比例接入縣級(jí)農(nóng)村電網(wǎng),電網(wǎng)可調(diào)度的調(diào)峰資源
突顯不足,由于傳統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)沒有儲(chǔ)能裝備,會(huì)導(dǎo)致局部地區(qū)光伏發(fā)電高峰與用電高峰的錯(cuò)位,電網(wǎng)調(diào)峰難度加大,節(jié)假日期間尤為突出。建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng),難題如何破解?
應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)重視開展以下工作:開展縣配電網(wǎng)對(duì)分布式光伏接入能力的調(diào)查和評(píng)估;開展分布
式光伏大規(guī)模接入對(duì)配電網(wǎng)和負(fù)荷側(cè)電壓影響的研究;開展不同容量光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)的諧波測(cè)試;開展分布式光伏并網(wǎng)對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究;開展光伏發(fā)電量就地消納和就近消納的調(diào)查評(píng)估;開展適應(yīng)分布式光伏消納的儲(chǔ)能裝置相關(guān)技術(shù)研究。其中,在儲(chǔ)能側(cè),要探索集中式和分布式相結(jié)合的儲(chǔ)能配套方案,充分發(fā)揮儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)的多維度支撐能力,有效解決山區(qū)縣源荷發(fā)展不均衡、不對(duì)稱的問題。推動(dòng)出臺(tái)“配額制”儲(chǔ)能建設(shè)模式,解決儲(chǔ)能裝置建設(shè)“發(fā)電企業(yè)不愿投、電網(wǎng)公司不能投、社會(huì)資本不想投”的困局。
從政府角度來看,一是要開展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃研究,完善農(nóng)村配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。開展新型農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃的研究,提出優(yōu)化調(diào)整方案,在規(guī)劃引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)分布式光伏有序建設(shè)和接入。全面梳理和完善分布式光伏發(fā)電的相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn),防止一哄而起和運(yùn)動(dòng)式推進(jìn)。完善相關(guān)管控流程,引導(dǎo)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展。積極做好光伏并網(wǎng)服務(wù)、光伏并網(wǎng)配套工程建設(shè),加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的升級(jí)改造,確保大量分布式光伏并網(wǎng)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
二是要大力培育農(nóng)村用電市場(chǎng)、就地就近消納光伏發(fā)電。進(jìn)一步提高電能在農(nóng)村終端能源的比重,著力推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活電氣化,努力提升農(nóng)村地區(qū)分布式光伏就地消納能力。
三是要促進(jìn)政策和法規(guī)的建立,推進(jìn)新型農(nóng)村電網(wǎng)(電力系統(tǒng))的發(fā)展。要推進(jìn)制定政府的相關(guān)政策法規(guī),在合理的價(jià)格下引導(dǎo)投資方、消納方和電網(wǎng)企業(yè)按市場(chǎng)化規(guī)則有序運(yùn)作。制定投資人在光伏并網(wǎng)需承擔(dān)的儲(chǔ)能和消諧的責(zé)任原則,對(duì)配套的儲(chǔ)能裝置和消諧設(shè)備可以由投資人自建自管,也可以采取市場(chǎng)化認(rèn)購,統(tǒng)一建設(shè)共享資源等辦法。
四是要在當(dāng)?shù)攸h委政府和全社會(huì)提高建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)對(duì)于消納大規(guī)模分布式清潔能源、實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的重要性的認(rèn)識(shí),在政府部門層面建立新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)小組,制訂階段性建設(shè)規(guī)劃與計(jì)劃,有力推動(dòng)新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)。
(作者系中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化專委會(huì)副主任委員
作者:孔繁鋼 來源:能源評(píng)論
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