一般情况下,分布式发电是指利用分散资源,装机规模较小且布置在用户附近的发电系统,一般可与低于35kV或更低电压等级的电网联网。它是一种利用光伏组件把太阳能直接转化为电能的分布式光伏发电系统。
分布式光伏发电系统是目前应用最广泛的一种建筑屋顶光伏发电系统。这类工程必须与公共电网相连,以供附近用户使用。分布式系统没有公共电网的支持,不能保证用户用电的可靠性和用电质量。
它具有以下特点:第一,输出功率相对较小;第二,污染小,具有明显的环保效益;第三,可以在一定程度上缓解当地电力紧张的局面。
而我国分布式光伏发电发展的现状又如何呢:光伏产业长期存在产能过剩的矛盾。自2007年以来,我国光伏组件产量连续5年位居世界第一。在2011年,我国的光伏组件产量是当年新增装机容量的10倍,其中90%需要出口到国外。2009年我国开始实行特许招标,以推进大型地面光伏电站的建设。同一年,启动了金太阳工程和光电建筑示范工程,对分布式光伏发电系统给予补贴,并根据投资规模确定补贴额度。分布式发电到2011年底,全国已公布的光电建筑示范项目约有30万千瓦,而“金太阳”项目则有117万千瓦左右已公布。2018年我国将新增12.2GW分布式光伏装机,较2018年的20.96GW下降42%。在这些因素中,除5.3GW户用光伏和4GW以上的村级光伏扶贫电站外,其他工业和商业分布式光伏新装机仅有3GW左右,这在一定程度上打击了行业对分布式市场的热情,又由于补贴减少、售电隔离障碍等诸多原因,行业对2020年分布式光伏装机不太看好。但是作为政策依赖的产业,分布式光伏市场到底是怎样的还是要从政策来看趋势。六月初,湖北发布了2020年平价风电和平价光伏项目竞争性配置工作方案,其中指出,今年将有76个约7.64GW的符合条件的平价光伏项目参与竞争,竞标3.5W新能源指标,竞争激烈程度可见一斑。事实上,纵观各省市目前出台的光伏政策,今年分布式光伏似乎特别受青睐。自2020年起,江苏、内蒙古、河南、广东、辽宁、湖南、湖北等地相继出台了一系列鼓励分布式光伏项目的政策。
所以,分布式光伏发电对电网有什么影响呢?事实上,不管是集中发电还是分布式发电,都需要稳定可靠的电力供应。利用太阳能进行分布式光伏发电,是人们使用清洁能源的重要途径。但随着时间的推移,气候的变化多端,分布式光伏发电的发电量也没有规律可循,因此,接入公共电网后,需要作为备用。接入后对电网的影响主要包括以下几个方面:
第一,对电网规划的影响。电力负荷预测是电力系统规划设计的基础,对电力系统进行准确预测是电力系统规划的前提。分布式光伏并网,增加了当地负荷预测的难度,改变了原有的负荷增长模式。大规模的分布式电源接入,使得配电网的改造和管理更加复杂;其次,不同的并网方式带来的影响也不同。分布式光伏的离网运行对电网没有影响;分布式光伏并网但未向电网输送功率时,会引起电压波动;并网并向电网输送功率时,会引起电压波动并影响继电保护的配置;第三,对电能质量有影响。分布光伏接入的重要影响是引起馈线电压分布的变化,而变化的大小与接入容量和接入位置有密切关系。一般逆变器与电网接通时,光伏发电设备经常开机关机,易造成谐波污染;第四,逆变器对继电保护的影响。国内的配电网络多为单电源辐射型结构,多采用速度断开、速度限时断开等保护形式,缺乏针对性。该保护方法适用于现有的辐射型配电网,能有效保护所有线路。但当配电网络接入分布式电源后,其注入功率将导致继电保护范围缩小,不能对整个线路进行可靠的保护,甚至当并联分支发生故障时,也会引起分布式光伏的误动作。
在光伏发电价格方面,国家大力鼓励分布式光伏发电的应用形式,对分布式光伏发电项目实行“上网+补贴”的价格政策。其中,国家补贴0.42元/度电;许多有实力的省、市、县,都在国家补贴的基础上,推出了地方补贴。以上海5kWp太阳能系统为例,年产6000度电,30%自用,0.977元的第三阶梯电价,其收益包括三部分:国家和地方全额补贴,国家每度电补贴0.42元,上海市每度电补贴0.4元,每年收益4920元;自用电费节约了,5kW系统每年可节省1758元;售后回用国家电网可售电量每年1830元。综合计算,全年收入约为8500元,而5kW系统的投入约为5万元,静态投资回报率高达17%。
十二五规划中有一个很重要的理念,就是发展可再生能源更加注重利用就近消纳、就近利用,分布式光伏完全符合这一原则,是未来发展的方向。分布式电站与大型电站相比,解决了远距离传输和并网压力的问题。当前,随着国家电改政策的出台和能源互联网的发展,中国越来越多的企业开始将商业模式引入到电力消费端,使电力供应端实现互联互通,有望实现电力需求端管理和电力互联网的真正落地。随著科技的发展,能源互联网的落地,分布式系统的缺点如业务模式不清晰,电费收取困难等将会得到解决。
西部地区新能源发电机组规模的迅速增长与我国跨地区输电容量的不足是长期存在的矛盾。在光伏电站方面,能源局提前明确了发展重点,限制西部电站的规模,引导产业向分布式方向发展。与此同时,分布式发电与电力负荷紧密相关,也符合智能化配电、智能化用电的发展方向,必将成为我国光伏产业发展的重要方向。
今后几年,随着国家和地方解决分布式光伏发电难题的政策密集出台,税费优惠措施逐步落实,分布式光伏发电项目收益有望进一步提高。分布式光伏市场规模日趋成熟,更引发各大企业、资本竞相涌入。
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