分布式光伏快速发展所带来的利弊分析

2024-12-26 浏览次数:85


1、概述
     近年来,受到国家政策鼓励以及投资成本降低等多重因素的刺激,分布式光伏实现了快速发展。截至2023
年底,全国光伏装机容量为
6.09亿千瓦,其中分布式光伏为2.54亿千瓦,占比41.7%,占比近半。分布式光伏由于装机规模小、接入电压等级低、用户侧就近消纳的去化特点,对实现双碳目标和推进新型电力系统建设发挥了积作用,发展建设分布式能源体系将在未来电力系统中承担加重要的角色。据预测,利用全国城乡建筑房资源的分布式光伏未来有28亿千瓦的潜在开发容量,规模将过光伏未来同期总装机容量的60%

目前,一般工商业和户用分布式光伏项目主要采用“自发自用,余电上网”或“全额上网”两种模式,其中“自发自用,余电上网”模式约占60%。现阶段,分布式光伏项目收益主要以电网收购为主,尚未参与市场,上网电价为当地燃煤发电基准价,部分省份还存在一定电价补贴,由于未参与市场交易,其环境未得到体现。

随着分布式光伏装机规模的不断提升,逐步影响到了电网的平稳运行,产生了较大的系统消纳成本。未来,随着新能源入市节奏的加快,分布式光伏参与市场化交易的呼声也越来越高,但相较于集中式新能源参与市场化交易,分布式光伏参与市场则需要为完善和细致的市场规则予以支撑,如分时电价、辅助服务、虚拟电厂等机制,须通过市场手段优化资源配置和布局,引导分布式光伏合理发展。

以集中式新能源参与市场化交易的来看,电能量价格会逐步降低,导致已投产的项目收益率逐步降低,影响到新能源项目的投资预期,不利于新型电力系统建设。分布式新能源参与市场以后,与集中式新能源项目同台竞争,不具有优势,电能量价格也会随之下降。未来,与集中式新能源参与市场的情景相同,分布式光伏电价将逐步过渡到“电能量+环境-消纳成本的模式。

2、分布式光伏实现环境的策略

    环境容量的有限性已得到广泛认可,国家将环境容量资源化,通过有偿或无偿的方式量化分配给不同主体使用,也就形成了容量“配额”,从而逐步形成了环境资产,具有使用和交换。新能源环境体现在电力消费的无碳化,通过提升非化石燃料生产和消费占比,逐步减少对煤炭、石油等化石能源的依赖程度,从而减少对环境容量的整体占用。

经济社会的发展依赖于能源的消耗,现有的能源供给方式短时间内难以转型。在国家“双碳”目标战略的下,高耗能承担着清洁低碳转型发展的重要任务,对于钢铁、水泥、电解铝等非电力高耗能来说,节能降碳可行路径主要为直接排放的电气化改造和间接排放的清洁化替代,这就构成环境实现的基本需求,形成供需循环。分布式光伏环境的实现主要依赖于购电方对于环境的认可程度,这种认可程度主要取决于环境能否得到或组织的认可。

环境的实现需要证明电能量的来源,电能量具有特的物理属性,汇集到电网以后不能区分来源,现阶段我国法律也不允许隔墙售电,因此,对于清洁能源电力的使用只能通过市场化结算加以区分。对于自发自用的清洁能源电力来说,这种权益外观为明显和直接,而通过绿电交易实现的环境权益转移,由于开具了交易机构的交易凭,也具有物理上的证明效力,通过“证电分离”的绿交易获得的环境权益,由于脱离了物理电能量交易,明效果相对薄弱。因此,从和国内碳市场认可程度来看,环境的实现次序级分别为自发自用、绿电、绿证,后为减排量抵消机制,这种碳-电联动机制需要未来国内通过政策加以统筹考虑,并加强互认,形成统一的证明次序,分布式光伏也不例外。

今年8月,全国碳市场覆盖水泥、钢铁、电解铝三个行业的工作方案征求意见稿中暂不核算间接排放,给绿电或绿证通过核算联动碳市场蒙上阴影,这种核算规则与国内试点碳市场不一致,但与规则(碳关税)接轨,降低绿电和绿证的使用场景,未来绿电或绿证在蓬勃发展的产品碳足迹上或有好应用。
3、
分布式光伏参与绿电或绿交易的机制

    分布式光伏参与市场化交易已成为趋势,电价也将逐步回归一般商品属性,由市场决定。分布式光伏参与市场交易的机制设计正在酝酿,参与绿电或绿交易也逐步形成制度。2023年,国家**、财政部、国家能源局联合发布《关于做好可再生能源电力证书全覆盖工作促进可再生能源电力消费的通知》(发改能源〔20231044),包括分布式光伏在内的可再生能源电力可以核发并交易绿,北京和广州电力交易也都发布分布式光伏参与绿电交易的细则,浙江、江苏、广东等能源需求大省也逐步本省分布式光伏项目绿电交易的详细规则。

建档立卡是“证电合一”的绿电交易和“电分离”的绿核发和交易的前提和基础。20227月,国家能源局组织开展可再生能源项目建档立卡工作,要求所有存量和新增的可再生能源项目完成建档立卡工作,其中也包括分布式光伏项目,以支持绿核发、交易、能源消费核减等统计工作。2024年,国家能源局运行了新的建档立卡系统,绿证核发全覆盖已具备了系统条件。截至20249月,已有的可再生能源项目完成建档立卡工作,分布式光伏项目由于其分散的特点,建档立卡所需要的条件难以具备,工作推进相对于集中式项目略显缓慢。

对于分布式光伏绿证核发,还应区分自发自用和余量上网两个部分,按照“谁消费、谁买单”的原则,对于自发自用部分的电量,用户在消费了可再生能源电力的同时,也消费了对应的环境,应给予绿证消费证明,所以只能对余量上网部分的电量核发可交易绿。总之,只待相关市场机制设计完备,才能为分布式光伏参与绿电或绿交易准备好规则和技术基础。

4、分布式光伏参与绿电或绿市场交易的可行路径

    根据北京和广州电力交易规则,分布式光伏可以通过聚合方式参与绿电交易。分布式光伏可以将上网的余电或全部发电量,通过负荷聚合商参与到绿电交易,从而额外环境收益。聚合商主要通过虚拟电厂模式参与电力市场,构建“源网荷储”一体化微电力系统,一方面可以分布式光伏项目电量全额消纳,另一方面通过聚合可以解决单点容量过小、难以满足用户大量绿电需求的问题,提高分布式光伏参与绿电交易的积性。此外,聚合商还可以通过储能系统,充分利用分时电价机制,好的电能量价格,为分布式光伏项目争取多的收益。目前,主要绿电消费省份,均支持分布式光伏通过聚合方式参与到绿电交易中来。

综上所述分布式光伏的发展前景相当可观,以下为安科瑞分布式光伏运维云平台的介绍。

5、安科瑞分布式光伏运维云平台

5.1概述
       AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备,气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括:站点监测,逆变器监测,发电统计,逆变器一次图,操作日志,告警信息,环境监测,设备档案,运维管理,角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台,及时掌握光伏发电效率和发电收益。
5.2应用场所
       目前我国的两种分布式应用场景分别是:广大农村屋的户用光伏和工商业企业屋光伏,这两类分布式光伏电站今年都发展*。
5.3系统结构
       在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表,通过网关将采集的数据上传至服务器,并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台,及时分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。
45.4系统功能
       AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构,任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态(如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息)。
5.4.1光伏发电
5.4.1.1综合看板
        显示所有光伏电站的数量,装机容量,实时发电功率。累计日、月、年发电量及发电收益。累计社会效益。 柱状图展示月发电量。
5.4.1.2电站状态
       电站状态展示当前光伏电站发电功率,补贴电价,峰值功率等基本参数。统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。摄像头实时监测现场环境,并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。
5
5.4.1.3逆变器状态
       逆变器基本参数显示。日、月、年发电量及发电收益显示。过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。直流侧电压电流查询。交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。
6
5.4.1.4电站发电统计
        展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。 
75.4.1.5逆变器发电统计
         展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表
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5.4.1.6配电图
实时展示逆变器交、直流侧的数据。展示当前逆变器接入组件数量。展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。展示逆变器型号及厂商。
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5.4.1.7逆变器曲线分析
         展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。
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5.4.2事件记录操作日志:用户登录情况查询。
短信日志:查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。
平台运行日志:查看仪表、网关离线状况。
报警信息:将报警分进行分级处理,记录报警内容,发生时间以及确认状态。
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5.4.3运行环境
       视频:通过安装在现场的视频摄像头,可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头,还支持录像回放以及云台控制功能。
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5.5系统硬件配置
5.5.1交流220V并网
        交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋光伏发电,装机功率在8kW左右。
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       部分小型光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能。光伏电站规模较小,而且比较分散,对于光伏电站的管理者来说,通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:
20230803091229099534.jpg
5.5.2交流380V并网
       根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》,8kW~400kW可380V并网,**出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网,以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋光伏,自发自用,余电上网。分布式光伏接入配电网前,应明确计量点,计量点设置除应考虑产权分界点外,还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置,其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定,以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表,技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置,应安装采集设备,接入用电信息系统,实现用电信息的远程自动采集。
        光伏阵列接入组串式光伏逆变器,或者通过汇流箱接入逆变器,然后接入企业380V电网,实现自发自用,余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量,同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表,用于计量企业上网电量,数据均应上传供电部门用电信息系统,用于光伏发电补贴和上网电量结算。
       部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能,系统图如下。

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       这种并网模式单体光伏电站规模适中,可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:

202308030912293436964.jpg202308030912294384354.jpg5.5.3 10kV或35kV并网
       根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》(国发新能〔2019〕49号),对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目,需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求,支持在符合电网运行技术要求的前提下,通过内部多点接入配电系统。
       此类分布式光伏装机容量一般比较大,需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大,可能对公共电网造成比较大的干扰,因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。
       光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单的电能质量监测装置。
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        上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图,光伏阵列接入光伏汇流箱,经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置),较后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大,涉及到的保护和测控设备比较多,主要如下表:
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[1]尹汪宏,蒋家欣.基于互联网+光伏发电监控系统中的移动监控平台设计与实现[J].科教导刊,2020年*03期1月(下)
[2]尚德威,张丽红,倪晋平.基于单片机控制的嵌入式低功耗调制解调器[J].电子产品世界,2003(01):61-66



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