陽光照耀下的廣東茂名化州新安鎮(zhèn)，屋頂光伏的點點藍光閃耀。
近年來，發(fā)展分布式光伏成為新安鎮(zhèn)建設新型城鎮(zhèn)化配電網，推進鄉(xiāng)村振興的重要舉措。分布式光伏大規(guī)模并網，為新安鎮(zhèn)供應綠電的同時，也帶來變壓器過載、電壓不穩(wěn)定和無法有效消納等問題。
南方電網廣東電網公司茂名供電局結合新安鎮(zhèn)的分布式光伏發(fā)展情況，制定了不同的光伏并網方案，采用“臺區(qū)互濟”模式，探索以兼顧較高安全性和較低成本的方式促進綠電消納。
分布式新能源消納難是一個全國性問題。2023年6月13日，國家能源局發(fā)布通知，擬開展分布式光伏接入電網承載力及提升措施評估試點工作，逐步解決分布式光伏接網受限等問題。茂名供電局相關負責人表示，科學評估電網對分布式光伏的承載能力并設置合理的可開放容量，有利于推動光伏并網，保障電網安全運行的同時促進新能源有效消納。
大電量遇上小消納
發(fā)展分布式光伏是我國建設新型電力系統(tǒng)的重要手段之一?！?ldquo;十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，加強鄉(xiāng)村清潔能源保障，積極推動屋頂光伏、農光互補、漁光互補等分布式光伏建設。
相較城鎮(zhèn)，農村地區(qū)屋頂、荒地等土地資源較充足，發(fā)展分布式新能源的空間較大。在政策鼓勵和市場驅動下，新安鎮(zhèn)的村居、學校、辦公樓屋頂普遍安裝了光伏板，光伏發(fā)電量占到了全鎮(zhèn)總用電量的近十分之一。大量分布式光伏并網，為新安鎮(zhèn)輸出清潔電力的同時，也帶來了“甜蜜的煩惱”。
新安鎮(zhèn)的產業(yè)結構以農業(yè)為主，常住人口和全社會用電量較少，光伏發(fā)電總體消納能力較弱。同時，光伏發(fā)電能力強的時間集中在午間，而新安鎮(zhèn)的用電負荷高峰則在晚上，導致“日間發(fā)電富余，晚上用電緊張”，電網峰谷差進一步擴大。以新安鎮(zhèn)水浸督臺區(qū)為例，2023年5月7日11時，其光伏發(fā)電功率達237.6千瓦，而實時用電負荷僅為32.8千瓦。
在無法就地消納的情況下，分布式光伏發(fā)電電量就要向電網反向輸送，這給配電網的承載能力、供電質量和電網安全穩(wěn)定運行帶來較大挑戰(zhàn)。茂名供電局安全總監(jiān)胡鐵斌介紹，分布式光伏并網后，電網潮流由以往的單向流動向雙向流動轉變，這要求供電企業(yè)調整配電網的規(guī)劃理念，在分析配電網承載能力時需充分考慮分布式新能源的發(fā)展空間。
2021年，新安鎮(zhèn)被列為廣東電網公司新型城鎮(zhèn)化配電網示范區(qū)，接入分布式光伏正是其中一項重要任務。茂名供電局化州供電局官橋供電所副所長余紅介紹，經過努力，目前新安鎮(zhèn)分布式光伏已實現(xiàn)大規(guī)模并網，并網光伏總裝機已超過9.5兆瓦。
匯聚并網+臺區(qū)互濟
與經濟更發(fā)達的城鎮(zhèn)不同，新安鎮(zhèn)的民居分布較為分散，且同一片區(qū)存在由不同企業(yè)開發(fā)、運維分布式光伏的情況，光伏接入場景較為復雜。余紅表示，分布式光伏接入方式要因地制宜，根據(jù)電網結構、發(fā)電容量、用電結構等不同因素來制定具體方案。
針對新安鎮(zhèn)分布式光伏發(fā)展的實際情況，茂名供電局選取了多個光伏并網示范點。對于村民自主投資建設且容量較小的屋頂光伏，自發(fā)自用是較理想的消納方式，無法就地消納的電量則可通過低壓線路就地接入電網。
若光伏發(fā)電容量較大且分布較分散，茂名供電局則采取“匯聚并網”的方法解決問題。余紅介紹，部分戶用光伏設備自帶逆變器，所發(fā)電量可就地逆變后匯聚并網。針對政府、醫(yī)院、學校等光伏發(fā)電設備集中的場所，其光伏發(fā)電可通過直流匯聚后集中逆變并網。對新能源企業(yè)集中建設的分布式光伏，可采取單獨建設直流線路，光伏發(fā)電集中逆變后并網的模式進行并網。
余紅表示，上述方案根據(jù)不同的環(huán)境條件制定，目的是讓處在不同區(qū)域的分布式光伏能充分并網。而如何實現(xiàn)安全、有效并網，則是茂名供電局要解決的另一個問題。
工作日上午，一所小學及周邊村居的屋頂光伏發(fā)出大量綠電并上網，該臺區(qū)一臺容量大的變壓器正在運作。夜間，光伏停止發(fā)電，臺區(qū)自動切換使用容量小的變壓器。余紅介紹，這是茂名供電局正在探索建設的“臺區(qū)容量自適應”模式。他解釋道，針對集中開發(fā)分布式光伏且用電負荷呈現(xiàn)明顯時段性變化的臺區(qū)，茂名供電局試點配置容量一大一小兩臺變壓器，并根據(jù)實際負荷情況自動切換變壓器，實現(xiàn)臺區(qū)容量自適應。
與分布式光伏發(fā)電就地消納類似，臺區(qū)容量自適應是一種較理想的模式，但存在建設成本高、設備冗余的問題。在新安鎮(zhèn)，多數(shù)臺區(qū)無法自行全額消納光伏發(fā)電，而部分臺區(qū)則用電負荷較大且分布式光伏較少。對此，茂名供電局提出“臺區(qū)互濟”的方案，將多余的綠電送至其他臺區(qū)。
胡鐵斌表示：“臺區(qū)互濟可理解為水庫互聯(lián)。當A水庫水位高時，打開連接兩個水庫的閘口，將盈余的水引向水位較低的B水庫，在避免A水庫決堤的同時解決了B水庫的水源短缺問題。”
據(jù)介紹，距離較近且變壓器滿足容量、電壓等要求的鄰近臺區(qū)，可通過加裝低壓聯(lián)絡線實現(xiàn)臺區(qū)互聯(lián)運行。若臺區(qū)間距離較遠，則可通過安裝電力電子設備，將低壓交流電轉換為直流電，并以直流配電的方式輸送綠電。
余紅表示，相較交流配電，直流配電能將大量綠電送往更遠的臺區(qū)，且能解決送端用戶因配電距離長、配電線徑細引發(fā)的低電壓問題。
為實現(xiàn)更大范圍的臺區(qū)互濟，茂名供電局規(guī)劃在臺區(qū)集群中安裝換流設備和建設電力電子變壓器中心站點，通過直流配電的方式將綠電送往其他臺區(qū)和儲能設備，實現(xiàn)臺區(qū)遠距離互濟和降低線損。
為適應電源和用電設備多元化的趨勢，茂名供電局探索在同一臺區(qū)實現(xiàn)交直流混合配用電的技術。余紅舉例稱，新安鎮(zhèn)正在發(fā)展旅游產業(yè)，在接入分布式光伏的同時將投建更多電動汽車充電樁，這也是源網荷儲一體化的一種體現(xiàn)。“以交流為主導、交直流混配模式將是解決不同電源、負荷接入的有效途徑，符合新型電力系統(tǒng)的發(fā)展需求。”他說。
入選試點促解題
當前，茂名供電局提出的光伏并網和臺區(qū)互濟方案處于規(guī)劃和試點階段，后續(xù)將根據(jù)試點情況優(yōu)化調整。同時，茂名供電局還通過整合分析不同平臺的數(shù)據(jù)，建設“數(shù)字配網一張圖”，提高解決區(qū)域停電、低電壓等問題的效率。后續(xù)也將探索利用數(shù)字化手段，呈現(xiàn)各臺區(qū)分布式光伏的運行情況，提高監(jiān)測和調控能力。
發(fā)展分布式新能源能改善農村用能結構，利好經濟社會發(fā)展，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的一項重要舉措。但相比城鎮(zhèn)，農村新型電力系統(tǒng)建設存在更多制約因素，且發(fā)展分布式光伏涉及多方利益，農村地區(qū)在解決光伏接入、消納等問題時需要多方協(xié)商和更明確的政策指引。同時，農村配電網建設仍存在不平衡、不充分的情況，電網運維水平也有待提升。“在源、荷、儲潮流雙向流動導致配電網不平衡、不確定性加劇的情況下，如何通過有限的投資實現(xiàn)農村電網建設效益最大化，是我們要直面的問題。”胡鐵斌表示。
制定和實施不同的光伏并網方案，片區(qū)分布式新能源的發(fā)展規(guī)劃是一項重要考量。地方政府、電網公司、新能源企業(yè)等各方要充分溝通，根據(jù)區(qū)域的產業(yè)發(fā)展要求、配電網建設情況和新能源企業(yè)的投資規(guī)劃，選擇適宜的光伏并網方案，降低各方投資成本和提高運維效率。
在分布式光伏大規(guī)模發(fā)展的趨勢下，電網公司在加強電網基礎設施建設、保障分布式光伏充分接入的同時，也需要在政策指導下開展光伏并網工作。
6月13日，《國家能源局綜合司關于印發(fā)開展分布式光伏接入電網承載力及提升措施評估試點工作的通知》發(fā)布，提出選擇廣東、山東、黑龍江、河南、浙江、福建6個試點省份，每個省選取5—10個試點縣（市）開展試點工作。國家能源局將基于試點成果，進一步完善分布式光伏可接入容量計算標準、計算方法、評估標準、評估方法等，逐步完善相關政策，指導各地試點實踐，促進分布式光伏健康有序發(fā)展。
此前，部分省份已出臺分布式光伏可開放容量管理的相關文件。國家能源局山東監(jiān)管辦公室、山東省能源局印發(fā)了《關于切實做好分布式光伏并網運行工作的通知》，要求電網企業(yè)按年度開展光伏接入電網承載力評估工作，主動公開區(qū)域、變電站光伏和臺區(qū)分布式光伏可接入容量，每季度滾動更新發(fā)布。河北省能源局印發(fā)的《屋頂分布式光伏建設指導規(guī)范（試行）》提出，供電企業(yè)要加強電力系統(tǒng)消納能力分析，按季度統(tǒng)計電網分布式光伏可開放容量，報能源主管部門備案后對外公布。
在政策指導下，山東、河北部分地方政府制定了可開放容量信息公開發(fā)布辦法。山東濟寧魚臺縣要求，主變可開放容量是在減去一個主變的情況下，將主變容量的80%減去已接入的新能源裝機容量；低壓臺區(qū)預留20%的容量裕度。河北保定易縣則不考慮預留N-1情況的主變容量裕度和臺區(qū)容量裕度。
根據(jù)《分布式光伏接入電網承載力及提升措施評估試點實施方案》，試點省份電網公司將按年度對縣（市）一級電網接納分布式光伏能力進行排查梳理，低壓配電網承載能力將劃分接網預警等級并向社會發(fā)布。該方案也提出，鼓勵具備條件的省份進一步探索建立政企協(xié)同的可開放容量發(fā)布機制；省級能源主管部門可以組織電網企業(yè)通過合適渠道逐站、逐線、逐臺區(qū)公布可開放容量。
胡鐵斌認為，科學評估分布式光伏接入電網的承載能力，并設置合理的可開放容量，有利于推動農村分布式光伏發(fā)展，在促進光伏發(fā)電有效消納的同時保障電力系統(tǒng)安全運行。
來源：南方能源觀察
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