分布式光伏電站規(guī)模的爆發(fā)從2017年上半年的數(shù)據(jù)中可窺一二，隨著分布式光伏裝機規(guī)模的擴大，與電網(wǎng)的矛盾共生特點也開始凸顯。
北控清潔能源執(zhí)行總裁王野在們道分布式光伏嘉年華論壇上指出，分布式光伏在近兩年有了爆發(fā)式增長趨勢，但與地面光伏系統(tǒng)相比占比仍然很低，我國可利用屋頂面積僅開發(fā)1%左右，理論上分布式光伏具有廣闊的前景。一方面分布式光伏可就近消納，減少因遠距離輸電造成的電能損耗，并且充分利用居民、廠房、商業(yè)建筑等屋頂資源，另一方面分布式光伏自身規(guī)模小、數(shù)量多、地理上分散、功率隨機波動的特點也導致了其“不可見”、不可調(diào)度、管理上難度非常大，同時，由于分布式光伏對電網(wǎng)有強依賴性，會對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成不良的影響，由此分布式發(fā)電在電網(wǎng)中的容量不可能太高。所以，在分布式光伏規(guī)模快速擴張的情況下，如何將其通過儲能、多能互補以及微電網(wǎng)等利好政策下互相補充融合，以此規(guī)避其波動性大、不穩(wěn)定的特點，促進分布式長期可持續(xù)性發(fā)展，并且使得投資企業(yè)獲得可觀的收益，正是目前多家電力投資企業(yè)不斷探索的方向之一。
本文根據(jù)北控清潔能源執(zhí)行總裁王野在們道分布式光伏嘉年華會議演講實錄整理，著重對分布式光伏未來發(fā)展的趨勢以及與儲能結(jié)合在多能互補、微電網(wǎng)等大電網(wǎng)環(huán)境下如何實現(xiàn)最優(yōu)利用進行探討與解析。
分布式+儲能成市場新寵，經(jīng)濟性仍待解決
對于投資者來說，分布式光伏收益的不確定性仍是最重要的問題之一。首先，自發(fā)自用比例不確定，在目前的并網(wǎng)電價機制下，分布式光伏“自發(fā)自用”的經(jīng)濟性要，但是由于光伏發(fā)電的隨機性，自發(fā)自用的比例難以準確估算，難以合理計算投資回報率;其次是補貼和上網(wǎng)電價政策的變化;第三，電費結(jié)算困難。目前國家補貼承諾20年，但地方補貼大多具有時效性，在未來補貼政策收緊是可以預見的，標桿電價、分布式補貼下調(diào)、電費結(jié)算困難將直接影響未來分布式光伏投資者的利益。
另一方面，從分布式光伏與電網(wǎng)的關(guān)系看，電網(wǎng)的接納能力游戲那，一般電網(wǎng)要求接入容量不大于上級變壓器容量的15-30%。這是電網(wǎng)為了保障自身運行安全提出的一個統(tǒng)一的保障限制，并不是大于30%就一定不安全，這取決于各個區(qū)域內(nèi)的實際負荷情況。但可以肯定的是，分布式光伏穿透率的提高會給電力系統(tǒng)帶來一些列的挑戰(zhàn)，需要通過增加電力系統(tǒng)的中備用電源投入，改變和完善配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行和保護機制等來維持穩(wěn)定，這對電網(wǎng)來說，分布式光伏的大量接入會對其造成一定的負擔。
從當前的情況分析，國網(wǎng)能源研究所新能源所所長李瓊慧認為，接入大電網(wǎng)是分布式光伏的主要應(yīng)用模式。依托大電網(wǎng)提供運行支撐和經(jīng)營服務(wù)，才能充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，實現(xiàn)快速發(fā)展。
那么如何既能夠規(guī)避分布式光伏自身的弱點，又可以保持其經(jīng)濟性?王野認為，隨著蓄電池技術(shù)商業(yè)化的步伐加快，促使蓄電池儲能系統(tǒng)性能提高、使用成本快速下降，分布式光伏+儲能正成為市場的新寵。
以上海市工商業(yè)用戶電價為例：非夏季時的峰谷電價差0.814元/kWh，夏季時的峰谷電價差0.914元/kWh，如光伏全部自發(fā)自用，則光伏+儲能的投資收益為投資收益=自用部分電費+上網(wǎng)電費+光伏補貼+峰谷電價差。
一方面，可以提高光伏發(fā)電的自發(fā)自用比例，通過削峰填谷獲取電價套利，提供備用電與不間斷供電，平抑光伏發(fā)電波動，緩解光伏發(fā)電對電網(wǎng)的影響，也具備一定程度的削峰填谷作用;但另一方面，系統(tǒng)的收益仍然依賴于電網(wǎng)電價，存在電費結(jié)算問題，光伏、負荷具有受季節(jié)特性影響大，固定儲能容量的投資難以獲得穩(wěn)定的回報和高經(jīng)濟性。因此，根據(jù)系統(tǒng)成本、氣象資源、電價成本等進行多種分布式發(fā)電的投資組合，可以進一步提高能源效率和經(jīng)濟性。
優(yōu)化方案：多能互補&微電網(wǎng)與能源管理的互贏模式
論壇上，王野介紹道，目前從國際角度到國家層面，都在不斷的發(fā)布相關(guān)政策，布置相關(guān)的投資，引導新能源的推廣和微電網(wǎng)的建設(shè)。微電網(wǎng)從單一光伏+儲能，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N能源的互補，通過有效的能量管理控制可以提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性并增加經(jīng)濟性，但是微電網(wǎng)的運行控制充滿挑戰(zhàn)，在整個微網(wǎng)里面除了光伏發(fā)電，有儲能還有風力發(fā)電，有的地方還有微電上可以加上燃氣發(fā)電，或者加上一個柴油機發(fā)電。并且它的電流源、電力電子變流器，同步發(fā)電機，而且電源數(shù)量多，單機容量小，地理上分散，發(fā)電功率波動、負荷變化、儲能差異。
而要解決上述問題，可以從三個方面入手。第一是優(yōu)化設(shè)計和合理噴配置，善用不同地電源的特性，這也是最重要的一點。舉例來說，如果要讓微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，可能要用鋰電池，如果達到大冗余的儲存的話，需要加鉛碳蓄電池，但目前鉛碳蓄電池的造價差不多是一倍以上，在同一個電網(wǎng)全部用，這樣的造價投資商接受不了;第二是混合儲能和科學的搭配，精控儲能充放特性這個非常重要，而電池的壽命是非常重要的一件事情，這么多電池并聯(lián)串聯(lián)在一起如何保證其一致性是非常關(guān)鍵的一點。第三是平抑波動，平衡功率，能量實時智能管控，增強系統(tǒng)的彈性，提高可再生能源的穿透率，提高供電可靠性。
同時，多能互補核心之一是儲能，要解決發(fā)電功率和負荷功率之間的不匹配，不同類型電源響應(yīng)時間之間的不匹配，是多能互補必須要考慮的兩個問題。
微電網(wǎng)還有一個最大的特點就是要維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及可靠性，整個系統(tǒng)的波動是等不到在某一個電池放完之后進行充的，也許正在充的過程中間，突然就掉下來了，這個時候要維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，就要馬上去放電，控制策略非常重要。
所以，微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)選擇考慮兩個方面，一個是系統(tǒng)的需求，包括功率需求+能量需求，另一個是經(jīng)濟性，即初始投資成本+運行使用成本。為什么提到運行使用成本?電池在使用過程中，如果管理不好，它是很容易壞的，同樣一組電池，在不同地控制策略的情況下，它的整個使用壽命可能50%都做不到，所以整個在過程中間，怎么進行實時管理非常重要。
系統(tǒng)層面進行能效和運行成本優(yōu)化的功率調(diào)度和能量管理，智能化的維護性充放電管理，維持蓄電池的健康狀況。一個儲能系統(tǒng)可能選擇兩種類型的電池，要維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，怎么能保持整個電池系統(tǒng)的一致性，怎么延長電池的壽命來降低投資成本是很重要的。
微電網(wǎng)的核心之二是能量管理系統(tǒng)，從微電網(wǎng)內(nèi)部來看，微電網(wǎng)相當于大量電力電子接口的小型電力系統(tǒng)，具有完整的發(fā)配電及控制和保護功能，實現(xiàn)了對內(nèi)部所有分布式電源之間的功率和能量優(yōu)化調(diào)度，具備完全自治能力和獨立運行能力;從大電網(wǎng)的角度看微電網(wǎng)是一個受控的整體，相當于配電網(wǎng)中一個可控、可調(diào)度的負荷或發(fā)電源，這個可調(diào)度是非常重要的。
從三個層面來EMS管理，第一個是穩(wěn)定性的控制策略，第一要穩(wěn)定，第二要做到經(jīng)濟性的運行策略，就是這個電網(wǎng)要能賺錢。第三個最優(yōu)化的運行控制，這里面有用戶特性，資源季節(jié)性的特性，歷史運行數(shù)據(jù)庫，要不斷地持續(xù)優(yōu)化控制策略形成自學習的系統(tǒng)。
單個的微電網(wǎng)，它的穩(wěn)定性、可靠性是有限的，而區(qū)域能源管理平臺可實現(xiàn)對多個微電網(wǎng)的運行控制，建立多微電網(wǎng)間的競價機制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、用能的經(jīng)濟性，同時提高可再生能源比例，實現(xiàn)電力交易和能源交易。在這樣的環(huán)節(jié)里，電量因為過剩就自動進行交換，自己進行能源交易，是將來的一個發(fā)展方向。
王野強調(diào)，能源的交換內(nèi)部的交換是通過價優(yōu)化利用的，可再生能源如果想替代傳統(tǒng)能源，最重要一點是一定要變成可靠、可控的。