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光伏发电与电网发展如何更协调?

发布时间:2013-03-06 16:24  文章来源:木森电气编辑部  作者:木森电气  人气:

太阳能发电是未来电力供应的主力军
现在,国家提出了能源清洁多元发展的思路,目的是让核电、风电、太阳能共同协调发展,但是从更长远的视角来看,太阳能发电可能是终极性的、主导性的电力供应解决方案。从全球范围和能源发展的大格局来看,由于安全性问题,核电的发展前景和地位存在一定的不确定性,个人认为,核电终归只是一种过渡性方案(可能过渡的时间会比较长),并不是一种终极的技术方案,因为万无一失的核电从理论上和现实中都很难做到。很多重大事故和安全事件的发生,都是很多小概率事件的叠加,往往都在各种预案和人类的预料能力之外。正因为有替代性和可选择性,随着世界经济的发展和安全环保理念的提升,人们宁愿承受价格更高一些的可再生能源,也不愿去承受哪怕百万分之一甚至更低的的安全风险,欧洲的情况已经说明了这一点。
从规模上看,国家对于太阳能发电装机目标定得相对比较保守,最初2020年只有500万千瓦,后来调整到2000万千瓦,最新的规划目标可能5000万千瓦。我认为,这个数字仍然是偏于保守的(还没有考虑光热发电)。由于核电发展的步伐会适当放缓,要完成2020年15%的非化石能源发展目标,那么肯定是要提高风电和太阳能的规模,相对于继续提高风电装机规模而言,适当提高光伏和光热发电的规模,对电力系统、对整个新能源产业发展都更有利、更可行。
实事求是地讲,我国风电并网和消纳面临很多困难,外界对电网企业也有不少误解,主要原因是受许多客观条件、物理条件的限制,不是说想解决一下就能解决的,要处理大量的技术、规划和建设问题、系统安全问题。相对而言,光伏发电特性与用电负荷特性一致性更好,单个电站规模也不像现在的一些风电基地那么大,对电网接入和输送的要求也会更低一些,可以实现就近消纳。因此,进一步提高光伏发电规模,同时加快光热发展,相对分散地接入电网,是比较切实可行的。
从结构布局上看,除了在中西部戈壁荒漠地区,发展万千瓦、十万千瓦级的光伏电站之外,还应在偏远山区、岛屿建立小型、微型光伏电站,在城市积极发展屋顶光伏系统。这些系统单个规模可能不大,但推广开来,对促进产业发展是十分有效,对清洁能源电力的贡献也是非常显着的。
此外,我们还应该特别关注经济性问题,也就是成本和价格问题。从长远看,我们企业是需要把更多的精力放在技术研发和创新上面的,但是立足现实、立足国情,还是要突出成本优势,而且我们技术突破的主要目的也是为了降低成本。因为经济性才是决定一个技术和产业竞争力大小的核心要素,如果你的成本不能降低到一个相对有竞争力、可以规模化应用的底线,什么理念和政策都很难帮助你实现美好的目标。
要尽早解决光伏发电与电网的协调问题
什么是协调发展?我认为,协调发展是协调和发展的交集,就是在系统之间,或者系统内部的要素之间,和谐一致,配合得当,由低级到高级,由简单到复杂的一个演化过程。它主要强调的是整体性、综合性、均衡性地发展,不片面地追求单一系统的发展速度,侧重于多系统或多要素在总体目标上的均衡发展。
从协调发展的内涵看,关键是要使光伏发电与电网发展在速度上匹配,规模上均衡,技术上适应,管理上规范,政策上配套。因为,不管是光伏发电还是光热发电,从整个电力系统来看,它就是一个电源,是一个有机组成部分,因此,必须考虑它与用电负荷的协调,与电网规划、运行的协调,与其它电源的协调。
光伏发电与电网的协调发展,主要体现在发、输、用这三个关键环节,发电环节主要是功率预测和运行控制;传输环节主要是如何解决大型光伏电站的电力输送问题;用电环节主要是如何实现经济高效储能,以及与用户的双向互动问题。解决好这几方面的问题才可能避免风电规模化发展走过的弯路。
国外光伏发电与电网协调发展的经验
首先,是速度上的控制。太阳能发电作为一个成长型产业,在现阶段,应该加快发展,但是速度的提高,并不是没有边界的。我们应在加强政策激励的同时,保持均衡有序发展,避免大起大落以及爆炸式增长所带来的社会成本增加过快、电力消纳困难等问题。
德国虽然光伏发展成就举世瞩目,但2006年以来的连续过快增长,已经导致出现了一系列问题,比如:终端电价增长过快,配电网约束日益明显,电网升级改造需求压力不断增加等。所以,近期德国下调光伏上网电价以抑制行业投资过热。
其次,是规模上均衡。电力系统对光伏发电这类波动性电源的接纳能力在很大程度上取决于系统运行的灵活性。电力系统运行的灵活性主要体现在系统可支配的灵活电源比例、电网基础及互联规模,以及需求侧响应能力三个方面。因此,光伏发电发展规模必须与系统灵活调节资源规模保持均衡。
再次,是技术上适应。从光伏发电发展角度来看,光伏发电的发展要适应电网发展的要求,就是要建设电网友好型的光伏发电站,全面提高光伏发电的可调、可控性,满足电网灵活调度运行的要求。相对于常规电厂,太阳能光伏发电的运行特性有较大的差异,主要体现在发电出力的间歇性、随机性。区别于一般的光伏电站,电网友好型光伏电站具有类似传统电源的控制特性,在有功功率控制、无功功率控制和电能质量等方面能够满足相关技术标准和要求。
德国《可再生能源法》明确规定,装机容量超过100千瓦的光伏发电设施必须配备远程控制设备,电网运营商在电网过载或其他安全约束条件下,能够直接调整其发电出力。电网运营商有权在特定条件下,对容量超过100千瓦的并网光伏发电设备进行技术控制。
大规模集中式的光伏电站,辐照度变化会引起出力波动,会对电网的调峰调频和运行的安全性及经济性带来较大影响,光伏发电功率预测是应对这一不利影响的一个重要技术手段。国外已经开展了光伏发电功率预测的研究,如美国提出的光伏功率预测,分为短期预测和长期预测,短期预测为1~3小时前和1天前,长期预测为季节、年,用于长期规划用;丹麦技术大学也开展了相关研究,提出以数值天气预报的辐照度为输入量,对光伏发电系统的发电功率进行预测。
最后,是政策上配套。在当前技术及经济性条件下,还不完全具备市场竞争能力,因此需要政府出台促进光伏发电发展的激励政策,为投资光伏发电的投资者提供必要的市场保障和基本的收益预期。各国采取的激励性政策主要有以下形式:
一是实行优先上网政策。各国普遍要求在保证电网安全稳定运行前提下对光伏实行优先上网。例如德国法律规定,只有在电网出现过载等影响系统安全稳定运行的特殊情况下,电网企业才可对光伏不实行优先收购;二是出台具有投资回报预期的上网电价。固定上网电价机制是欧美各国普遍采用的政策,已经在多个国家得到了成功应用。德国长期实行“固定上网电价”,且有明确的起始电价及逐年递减规定;西班牙规定了补贴上限和下限,确保项目内部收益率维持在7%左右;三是实行可再生能源配额制,以确保实现政府规划目标。可再生能源配额制是政府强制规定本地区可再生能源必须达到发电量或消费量一定百分比的政策。至2010年底,澳大利亚、日本、印度以及美国36个联邦州等国家和地区实行了该政策。美国部分州的配额制专门规定了光伏发电必须达到的比例。
 
 

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