分布式光伏電站規(guī)模的爆發(fā)從2017年上半年的數(shù)據(jù)中可窺一二，隨著分布式光伏裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，與電網(wǎng)的矛盾共生特點(diǎn)也開(kāi)始凸顯。

北控清潔能源執(zhí)行總裁王野在道分布式光伏嘉年華論壇上指出，分布式光伏在近兩年有了爆發(fā)式增長(zhǎng)趨勢(shì)，但與地面光伏系統(tǒng)相比占比仍然很低，我國(guó)可利用屋頂面積僅開(kāi)發(fā)1%左右，理論上分布式光伏具有廣闊的前景。一方面分布式光伏可就近消納，減少因遠(yuǎn)距離輸電造成的電能損耗，并且充分利用居民、廠房、商業(yè)建筑等屋頂資源，另一方面分布式光伏自身規(guī)模小、數(shù)量多、地理上分散、功率隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)也導(dǎo)致了其“不可見(jiàn)”、不可調(diào)度、管理上難度非常大，同時(shí)，由于分布式光伏對(duì)電網(wǎng)有強(qiáng)依賴性，會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成不良的影響，由此分布式發(fā)電在電網(wǎng)中的容量不可能太高。所以，在分布式光伏規(guī)?？焖贁U(kuò)張的情況下，如何將其通過(guò)儲(chǔ)能、多能互補(bǔ)以及微電網(wǎng)等利好政策下互相補(bǔ)充融合，以此規(guī)避其波動(dòng)性大、不穩(wěn)定的特點(diǎn)，促進(jìn)分布式長(zhǎng)期可持續(xù)性發(fā)展，并且使得投資企業(yè)獲得可觀的收益，正是目前多家電力投資企業(yè)不斷探索的方向之一。

本文根據(jù)北控清潔能源執(zhí)行總裁王野在道分布式光伏嘉年華會(huì)議演講實(shí)錄整理，著重對(duì)分布式光伏未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)以及與儲(chǔ)能結(jié)合在多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)等大電網(wǎng)環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)利用進(jìn)行探討與解析。

分布式+儲(chǔ)能成市場(chǎng)新寵，經(jīng)濟(jì)性仍待解決

對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)，分布式光伏收益的不確定性仍是最重要的問(wèn)題之一。首先，自發(fā)自用比例不確定，在目前的并網(wǎng)電價(jià)機(jī)制下，分布式光伏“自發(fā)自用”的經(jīng)濟(jì)性要，但是由于光伏發(fā)電的隨機(jī)性，自發(fā)自用的比例難以準(zhǔn)確估算，難以合理計(jì)算投資回報(bào)率;其次是補(bǔ)貼和上網(wǎng)電價(jià)政策的變化;第三，電費(fèi)結(jié)算困難。目前國(guó)家補(bǔ)貼承諾20年，但地方補(bǔ)貼大多具有時(shí)效性，在未來(lái)補(bǔ)貼政策收緊是可以預(yù)見(jiàn)的，標(biāo)桿電價(jià)、分布式補(bǔ)貼下調(diào)、電費(fèi)結(jié)算困難將直接影響未來(lái)分布式光伏投資者的利益。

另一方面，從分布式光伏與電網(wǎng)的關(guān)系看，電網(wǎng)的接納能力游戲那，一般電網(wǎng)要求接入容量不大于上級(jí)變壓器容量的15-30%。這是電網(wǎng)為了保障自身運(yùn)行安全提出的一個(gè)統(tǒng)一的保障限制，并不是大于30%就一定不安全，這取決于各個(gè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際負(fù)荷情況。但可以肯定的是，分布式光伏穿透率的提高會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)一些列的挑戰(zhàn)，需要通過(guò)增加電力系統(tǒng)的中備用電源投入，改變和完善配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行和保護(hù)機(jī)制等來(lái)維持穩(wěn)定，這對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，分布式光伏的大量接入會(huì)對(duì)其造成一定的負(fù)擔(dān)。

從當(dāng)前的情況分析，國(guó)網(wǎng)能源研究所新能源所所長(zhǎng)李瓊慧認(rèn)為，接入大電網(wǎng)是分布式光伏的主要應(yīng)用模式。依托大電網(wǎng)提供運(yùn)行支撐和經(jīng)營(yíng)服務(wù)，才能充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。

那么如何既能夠規(guī)避分布式光伏自身的弱點(diǎn)，又可以保持其經(jīng)濟(jì)性?王野認(rèn)為，隨著蓄電池技術(shù)商業(yè)化的步伐加快，促使蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)性能提高、使用成本快速下降，分布式光伏+儲(chǔ)能正成為市場(chǎng)的新寵。

以上海市工商業(yè)用戶電價(jià)為例：非夏季時(shí)的峰谷電價(jià)差0.814元/kWh，夏季時(shí)的峰谷電價(jià)差0.914元/kWh，如光伏全部自發(fā)自用，則光伏+儲(chǔ)能的投資收益為投資收益=自用部分電費(fèi)+上網(wǎng)電費(fèi)+光伏補(bǔ)貼+峰谷電價(jià)差。

一方面，可以提高光伏發(fā)電的自發(fā)自用比例，通過(guò)削峰填谷獲取電價(jià)套利，提供備用電與不間斷供電，平抑光伏發(fā)電波動(dòng)，緩解光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響，也具備一定程度的削峰填谷作用;但另一方面，系統(tǒng)的收益仍然依賴于電網(wǎng)電價(jià)，存在電費(fèi)結(jié)算問(wèn)題，光伏、負(fù)荷具有受季節(jié)特性影響大，固定儲(chǔ)能容量的投資難以獲得穩(wěn)定的回報(bào)和高經(jīng)濟(jì)性。因此，根據(jù)系統(tǒng)成本、氣象資源、電價(jià)成本等進(jìn)行多種分布式發(fā)電的投資組合，可以進(jìn)一步提高能源效率和經(jīng)濟(jì)性。

優(yōu)化方案：多能互補(bǔ)&微電網(wǎng)與能源管理的互贏模式

論壇上，王野介紹道，目前從國(guó)際角度到國(guó)家層面，都在不斷的發(fā)布相關(guān)政策，布置相關(guān)的投資，引導(dǎo)新能源的推廣和微電網(wǎng)的建設(shè)。微電網(wǎng)從單一光伏+儲(chǔ)能，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N能源的互補(bǔ)，通過(guò)有效的能量管理控制可以提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性并增加經(jīng)濟(jì)性，但是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制充滿挑戰(zhàn)，在整個(gè)微網(wǎng)里面除了光伏發(fā)電，有儲(chǔ)能還有風(fēng)力發(fā)電，有的地方還有微電上可以加上燃?xì)獍l(fā)電，或者加上一個(gè)柴油機(jī)發(fā)電。并且它的電流源、電力電子變流器，同步發(fā)電機(jī)，而且電源數(shù)量多，單機(jī)容量小，地理上分散，發(fā)電功率波動(dòng)、負(fù)荷變化、儲(chǔ)能差異。

而要解決上述問(wèn)題，可以從三個(gè)方面入手。第一是優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理噴配置，善用不同地電源的特性，這也是最重要的一點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，如果要讓微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，可能要用鋰電池，如果達(dá)到大冗余的儲(chǔ)存的話，需要加鉛碳蓄電池，但目前鉛碳蓄電池的造價(jià)差不多是一倍以上，在同一個(gè)電網(wǎng)全部用，這樣的造價(jià)投資商接受不了;第二是混合儲(chǔ)能和科學(xué)的搭配，精控儲(chǔ)能充放特性這個(gè)非常重要，而電池的壽命是非常重要的一件事情，這么多電池并聯(lián)串聯(lián)在一起如何保證其一致性是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)。第三是平抑波動(dòng)，平衡功率，能量實(shí)時(shí)智能管控，增強(qiáng)系統(tǒng)的彈性，提高可再生能源的穿透率，提高供電可靠性。

同時(shí)，多能互補(bǔ)核心之一是儲(chǔ)能，要解決發(fā)電功率和負(fù)荷功率之間的不匹配，不同類型電源響應(yīng)時(shí)間之間的不匹配，是多能互補(bǔ)必須要考慮的兩個(gè)問(wèn)題。

微電網(wǎng)還有一個(gè)最大的特點(diǎn)就是要維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及可靠性，整個(gè)系統(tǒng)的波動(dòng)是等不到在某一個(gè)電池放完之后進(jìn)行充的，也許正在充的過(guò)程中間，突然就掉下來(lái)了，這個(gè)時(shí)候要維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，就要馬上去放電，控制策略非常重要。

所以，微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)選擇考慮兩個(gè)方面，一個(gè)是系統(tǒng)的需求，包括功率需求+能量需求，另一個(gè)是經(jīng)濟(jì)性，即初始投資成本+運(yùn)行使用成本。為什么提到運(yùn)行使用成本?電池在使用過(guò)程中，如果管理不好，它是很容易壞的，同樣一組電池，在不同地控制策略的情況下，它的整個(gè)使用壽命可能50%都做不到，所以整個(gè)在過(guò)程中間，怎么進(jìn)行實(shí)時(shí)管理非常重要。

系統(tǒng)層面進(jìn)行能效和運(yùn)行成本優(yōu)化的功率調(diào)度和能量管理，智能化的維護(hù)性充放電管理，維持蓄電池的健康狀況。一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)可能選擇兩種類型的電池，要維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，怎么能保持整個(gè)電池系統(tǒng)的一致性，怎么延長(zhǎng)電池的壽命來(lái)降低投資成本是很重要的。

微電網(wǎng)的核心之二是能量管理系統(tǒng)，從微電網(wǎng)內(nèi)部來(lái)看，微電網(wǎng)相當(dāng)于大量電力電子接口的小型電力系統(tǒng)，具有完整的發(fā)配電及控制和保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)部所有分布式電源之間的功率和能量?jī)?yōu)化調(diào)度，具備完全自治能力和獨(dú)立運(yùn)行能力;從大電網(wǎng)的角度看微電網(wǎng)是一個(gè)受控的整體，相當(dāng)于配電網(wǎng)中一個(gè)可控、可調(diào)度的負(fù)荷或發(fā)電源，這個(gè)可調(diào)度是非常重要的。

從三個(gè)層面來(lái)EMS管理，第一個(gè)是穩(wěn)定性的控制策略，第一要穩(wěn)定，第二要做到經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行策略，就是這個(gè)電網(wǎng)要能賺錢。第三個(gè)最優(yōu)化的運(yùn)行控制，這里面有用戶特性，資源季節(jié)性的特性，歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，要不斷地持續(xù)優(yōu)化控制策略形成自學(xué)習(xí)的系統(tǒng)。

單個(gè)的微電網(wǎng)，它的穩(wěn)定性、可靠性是有限的，而區(qū)域能源管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，建立多微電網(wǎng)間的競(jìng)價(jià)機(jī)制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、用能的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)提高可再生能源比例，實(shí)現(xiàn)電力交易和能源交易。在這樣的環(huán)節(jié)里，電量因?yàn)檫^(guò)剩就自動(dòng)進(jìn)行交換，自己進(jìn)行能源交易，是將來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。

王野強(qiáng)調(diào)，能源的交換內(nèi)部的交換是通過(guò)價(jià)優(yōu)化利用的，可再生能源如果想替代傳統(tǒng)能源，最重要一點(diǎn)是一定要變成可靠、可控的。

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分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)及關(guān)鍵裝備

原標(biāo)題:分布式光伏如何融合儲(chǔ)能、多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多方互贏?