光伏发电并网运行消纳形势及发展展望

光伏发电并网运行消纳形势及发展展望

房源

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司上海200082

摘要：随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。光伏发电是当前利用太阳能的一个重要方向；光伏电站并网运行也是太阳能最大化利用的必然趋势。光伏并网发电给配电网带来了一系列的影响，针对光伏并网发电的相关技术问题进行研究，对光伏与配电网协调发展具有十分重要的意义。本文对光伏并网发电相关技术的研究现状进行分析；阐述了光伏电池的基本工作原理，对光伏电池的重要特性进行说明；说明了光伏电站的结构及其分类。文章主要介绍了我国新能源发电的发展现状，分析了我国光伏发电布局调整的情况，结合目前的行业发展现状以及相关政策，对未来新能源发电发展所面临的问题进行了初步判断。

关键词：光伏发电；并网运行；消纳形势；发展展望

1光伏发电布局的调整

随着我国分布式发电和中东部地区光伏发电的发展，未来新能源的布局，尤其是光伏发电的布局，要向中东部地区转移。尽管到2017年底，从累计容量来看，光伏发电仍然集中在“三北”地区，但从增量上看，中东部地区的新增规模已经超过西北地区。2017年，中东部地区光伏发电新增装机容量占全国的比例由2016年的33%提高至2017年的48%，而西北地区光伏发电新增装机容量占比由2016年的27%下降至10%。未来，至少到2020年之前光伏开发的重点是在中东部地区。2020年后，要根据未来电力的供需形势变化来评估。2018年一季度全社会用电量增速接近10%，2018年1～2月全社会用电量增速达到13%，电力供需形势已较“十三五”初期发生了很大变化。原来编制电力发展“十三五”规划采用的负荷预测基数是到2020年电力需求总量达到6.5万亿kW·h（出台“十三五”规划的2015年，全社会用电量增长率为0.5%），但从实际运行的数据来看，2018年我国全社会用电量就可能达到6.5万亿kW·h（2017年已经达到6.3万亿kW·h），而且2018年夏季江苏、浙江地区有可能出现缺电情况。电力供需形势的这种变化可能会对未来光伏发电装机的布局产生影响，因为一旦缺电（尽管光伏电站建设周期非常短，可以很快发挥电源作用，但电力电量有限，不能满足用电需求），煤电可能会卷土重来，如果不及早布局，风、光等新能源将错失发展良机。回顾历史会发现，我国新能源发电近十年快速发展，相对宽松的电力供需形势为其提供了很好的发展基础。所以，在我国新能源发电进入规模化发展的今天，在可能进入新一轮电力供需偏紧的时期，新能源发电将面临一次大考，能否经得起考验，从质、量、价三方面上满足电力需求，决定了我国能源转型将进一步提速或倒退。2017年，分布式光伏发电快速发展，截止2017年年底累计容量约为3000万kW。近期，国家能源局酝酿出台《分布式光伏发电项目管理办法（征求意见稿）》以及《关于完善光伏发电建设规模的意见（征求意见稿）》两个文件，貌似要严控光伏发电的发展规模。但如果是真做光伏发电项目的，则会认为这两个文件对光伏发电行业的发展是有利的。业界热议的所谓政策限不限光伏发电规模和项目指标，其核心是光伏项目享不享受政策补贴以及是否能够按月及时足额领到补贴的问题。因为不需要国家补贴的光伏发电项目原则上是不受指标限制的，如果不是因为分布式光伏发电项目拿财政补贴没有指标限制、分布式光伏发电原则上没有补贴拖欠问题，也不会有人把光伏电站项目做成分布式光伏发电项目。

2运行消纳问题

从运行消纳情况来看，2017年全国光伏发电量已经超过1100亿kW·h，弃光率为6%，而且弃光地区非常集中，主要是在新疆、甘肃，宁夏也有一些，其他地方基本不存在弃光问题。根据国家能源局最近发布的《国家能源局综合司关于发布2017年度光伏发电市场环境监测评价结果的通知》，从2016到2017年各地市场消纳情况的变化不是特别大，宁夏、甘肃和新疆主要还是红色，山西的部分地区、四川及广东则由橙色转成了绿色。从未来发展规模来看，根据《国家能源局关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》（国能发新能〔2017〕31号），把2017年底的实际装机数据和国家能源局文件里面规划的2018～2020年年度新增数进行累计，2020年底保守估计是达到了2.4万亿kW的规模，远远超过了“十三五”规划里提到的目标，且这还不包含很多不受限制的项目，只是最低的一个规模。值得注意的是，2017年的中央经济工作会议上提出，要解决新能源消纳的问题。我国整个的弃水、弃风和弃光电量超过了1000亿kW·h，量非常大，但其中水电占了一半，风电和光伏发电弃电量为500亿kW·h左右，其中光伏弃电量约73亿kW·h，占比不大。从2017年的中央经济工作会议以后，国家电网公司也把新能源的消纳问题作为一项重要任务来抓，出台了很多政策措施，将弃电量和弃电率“双降”两个指标纳入各省负责人业绩考核指标。可以认为，在国家文件规范和电网企业的共同努力下，2020年基本解决弃风、弃光问题的目标是可以实现的。此外，2017年底国家出台了两个国标文件：《分布式电源并网技术要求》和《分布式电源并网运行控制规范》，这意味着2017年以后，分布式电源无论是并网还是运行都有了国家标准，原来由于没有标准，对于分布式电源基本处于不管的状态，2018年对于直接接入电网的这类分布式电源是有一些新的在线监控要求的，所以2018年开始对于并网的技术要求可能会比往年要更严格一些。但同时，只要是按照技术标准并网的分布式电源，是要保证其运行消纳的。

图1：光伏发电并网原理图

3未来发展格局

2018年，国家能源局开始进行“十三五”规划的评估和滚动调整，其中较大的调整之一就是重新确定电力需求水平。未来电力需求的增长可能要超过原来的规划，“十三五”末期可能会出现新一轮的局部地区缺电问题，尤其是在负荷高峰期。现在已经启动了“十四五”、“十五五”电力发展的规划，开展电力中长期规划的修编。目前规划面临一个很大的问题，即到2030年用清洁能源替代煤电的问题，原来担心煤电退不出去，担心新增的煤电跟风电、光伏发电争抢市场，但是发现到2030年左右，中东部地区将有一大批煤电机组面临退役问题，这意味着新能源发电将迎来非常大的发展空间。但是即使风电、光伏发电按照技术可开发的资源量开发，能不能满足中东部地区对清洁能源的消纳还是一个很大的问号。所以，未来决定煤电是否能够退出不在于煤电本身，而在于新能源能不能顶得上。新能源发电虽然装机规模很大，但其发电量可能难以满足用电需求。如果电力需求增速能够维持现在的水平，按照中东部地区可以开发的风电、光伏发电资源，不考虑其他的土地等条件，光伏发电大概再增加3亿kW，风电再增加2亿kW（中东部地区的风电再增加2亿kW实际上是很困难的），算下来实际上的电量替代中东部地区的煤电也是很困难的。未来的中东部地区仅靠新能源发电能不能满足用电需求，这实际涉及到“十四五”之后，要推进能源转型，还需不需要“三北”地区的光伏发电与风电基地化、规模化开发的问题。由于电力需求的增长，由于中东部地区煤电机组的退役，到“十四五”或者更长一段时间之后，要推动能源转型，未来新能源发电的开发可能又会重新向西部地区转移，这个问题决定我国的能源转型能否顺利实现，新能源发电是否能真正替代煤电成为主力电源。

结语

我国太阳能资源丰富，分布范围大，而且太阳能取之不尽用之不竭，洁净安全，是最理想的可再生能源。随着技术的日趋成熟，光伏发电在近年来得到了飞速发展与应用。但与此同时该系统也面临着很多问题，如光伏列阵占地面积大、转换率不高，受季节、昼夜、天气及区域影响较大等。从长远角度看，新能源作为我国能源转型的重要推手，未来必定有一席之地，无论是产业机构、研究部门还是用户，光伏发电技术都面临着良好的发展机遇。如何提高光伏发电系统的供电稳定性、可靠性以及能源转换效率将是我们以后努力和研究的方向。

参考文献

[1]李琼慧.光伏发电并网运行消纳形势及发展展望.2018.

[2]黄长杰.合肥地区光伏发电并网技术分析.2017.

[2]冯羽生.市场供需平衡下的光伏政策优化研究.2017.