分布式光伏如何融合儲(chǔ)能、多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多方互贏?

責(zé)任編輯:editor006

2017-09-12 17:50:54

摘自:北極星儲(chǔ)能網(wǎng)

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(jī)規(guī)模的擴(kuò)大,與電網(wǎng)的矛盾共生特點(diǎn)也開始凸顯。

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(jī)規(guī)模的擴(kuò)大,與電網(wǎng)的矛盾共生特點(diǎn)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(shì),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(yuǎn)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(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)也導(dǎo)致了其“不可見”、不可調(diào)度、管理上難度非常大,同時(shí),由于分布式光伏對(duì)電網(wǎng)有強(qiáng)依賴性,會(huì)對(duì)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)??焖贁U(kuò)張的情況下,如何將其通過儲(chǔ)能、多能互補(bǔ)以及微電網(wǎng)等利好政策下互相補(bǔ)充融合,以此規(guī)避其波動(dòng)性大、不穩(wěn)定的特點(diǎn),促進(jìn)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(huì)議演講實(shí)錄整理,著重對(duì)分布式光伏未來發(fā)展的趨勢(shì)以及與儲(chǔ)能結(jié)合在多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)等大電網(wǎng)環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)利用進(jìn)行探討與解析。

分布式+儲(chǔ)能成市場新寵,經(jīng)濟(jì)性仍待解決

對(duì)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(jià)機(jī)制下,分布式光伏“自發(fā)自用”的經(jīng)濟(jì)性要,但是由于光伏發(fā)電的隨機(jī)性,自發(fā)自用的比例難以準(zhǔn)確估算,難以合理計(jì)算投資回報(bào)率;其次是補(bǔ)貼和上網(wǎng)電價(jià)政策的變化;第三,電費(fèi)結(jié)算困難。目前國家補(bǔ)貼承諾20年,但地方補(bǔ)貼大多具有時(shí)效性,在未來補(bǔ)貼政策收緊是可以預(yù)見的,標(biāo)桿電價(jià)、分布式補(bǔ)貼下調(diào)、電費(fèi)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(jí)變壓器容量的15-30%。這是電網(wǎng)為了保障自身運(yùn)行安全提出的一個(gè)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(gè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際負(fù)荷情況。但可以肯定的是,分布式光伏穿透率的提高會(huì)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(yùn)行和保護(hù)機(jī)制等來維持穩(wěn)定,這對(duì)電網(wǎng)來說,分布式光伏的大量接入會(huì)對(duì)其造成一定的負(fù)擔(dān)。

從當(dāng)前的情況分析,國網(wǎng)能源研究所新能源所所長李瓊慧認(rèn)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(yùn)行支撐和經(jīng)營服務(wù),才能充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),實(shí)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(diǎn),又可以保持其經(jīng)濟(jì)性?王野認(rèn)為,隨著蓄電池技術(shù)商業(yè)化的步伐加快,促使蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)性能提高、使用成本快速下降,分布式光伏+儲(chǔ)能正成為市場的新寵。

以上海市工商業(yè)用戶電價(jià)為例:非夏季時(shí)的峰谷電價(jià)差0.814元/kWh,夏季時(shí)的峰谷電價(jià)差0.914元/kWh,如光伏全部自發(fā)自用,則光伏+儲(chǔ)能的投資收益為投資收益=自用部分電費(fèi)+上網(wǎng)電費(fèi)+光伏補(bǔ)貼+峰谷電價(jià)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(jià)套利,提供備用電與不間斷供電,平抑光伏發(fā)電波動(dòng),緩解光伏發(fā)電對(duì)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(jià),存在電費(fèi)結(jié)算問題,光伏、負(fù)荷具有受季節(jié)特性影響大,固定儲(chǔ)能容量的投資難以獲得穩(wěn)定的回報(bào)和高經(jīng)濟(jì)性。因此,根據(jù)系統(tǒng)成本、氣象資源、電價(jià)成本等進(jìn)行多種分布式發(fā)電的投資組合,可以進(jìn)一步提高能源效率和經(jīng)濟(jì)性。

優(yōu)化方案:多能互補(bǔ)&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(dǎo)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(chǔ)能,轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N能源的互補(bǔ),通過有效的能量管理控制可以提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性并增加經(jīng)濟(jì)性,但是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制充滿挑戰(zhàn),在整個(gè)微網(wǎng)里面除了光伏發(fā)電,有儲(chǔ)能還有風(fēng)力發(fā)電,有的地方還有微電上可以加上燃?xì)獍l(fā)電,或者加上一個(gè)柴油機(jī)發(fā)電。并且它的電流源、電力電子變流器,同步發(fā)電機(jī),而且電源數(shù)量多,單機(jī)容量小,地理上分散,發(fā)電功率波動(dòng)、負(fù)荷變化、儲(chǔ)能差異。

而要解決上述問題,可以從三個(gè)方面入手。第一是優(yōu)化設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(dá)到大冗余的儲(chǔ)存的話,需要加鉛碳蓄電池,但目前鉛碳蓄電池的造價(jià)差不多是一倍以上,在同一個(gè)電網(wǎng)全部用,這樣的造價(jià)投資商接受不了;第二是混合儲(chǔ)能和科學(xué)的搭配,精控儲(chǔ)能充放特性這個(gè)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(diǎn)。第三是平抑波動(dòng),平衡功率,能量實(shí)時(shí)智能管控,增強(qiáng)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(shí),多能互補(bǔ)核心之一是儲(chǔ)能,要解決發(fā)電功率和負(fù)荷功率之間的不匹配,不同類型電源響應(yīng)時(shí)間之間的不匹配,是多能互補(bǔ)必須要考慮的兩個(gè)問題。

微電網(wǎng)還有一個(gè)最大的特點(diǎn)就是要維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及可靠性,整個(gè)系統(tǒng)的波動(dòng)是等不到在某一個(gè)電池放完之后進(jìn)行充的,也許正在充的過程中間,突然就掉下來了,這個(gè)時(shí)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(chǔ)能系統(tǒng)選擇考慮兩個(gè)方面,一個(gè)是系統(tǒng)的需求,包括功率需求+能量需求,另一個(gè)是經(jīng)濟(jì)性,即初始投資成本+運(yùn)行使用成本。為什么提到運(yùn)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(gè)使用壽命可能50%都做不到,所以整個(gè)在過程中間,怎么進(jìn)行實(shí)時(shí)管理非常重要。

系統(tǒng)層面進(jìn)行能效和運(yùn)行成本優(yōu)化的功率調(diào)度和能量管理,智能化的維護(hù)性充放電管理,維持蓄電池的健康狀況。一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)可能選擇兩種類型的電池,要維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,怎么能保持整個(gè)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(dāng)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(hù)功能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dú)立運(yùn)行能力;從大電網(wǎng)的角度看微電網(wǎng)是一個(gè)受控的整體,相當(dāng)于配電網(wǎng)中一個(gè)可控、可調(diào)度的負(fù)荷或發(fā)電源,這個(gè)可調(diào)度是非常重要的。

從三個(gè)層面來EMS管理,第一個(gè)是穩(wěn)定性的控制策略,第一要穩(wěn)定,第二要做到經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行策略,就是這個(gè)電網(wǎng)要能賺錢。第三個(gè)最優(yōu)化的運(yùn)行控制,這里面有用戶特性,資源季節(jié)性的特性,歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)庫,要不斷地持續(xù)優(yōu)化控制策略形成自學(xué)習(xí)的系統(tǒng)。

單個(gè)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(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行控制,建立多微電網(wǎng)間的競價(jià)機(jī)制,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、用能的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)提高可再生能源比例,實(shí)現(xiàn)電力交易和能源交易。在這樣的環(huán)節(jié)里,電量因?yàn)檫^剩就自動(dòng)進(jìn)行交換,自己進(jìn)行能源交易,是將來的一個(gè)發(fā)展方向。

王野強(qiáng)調(diào),能源的交換內(nèi)部的交換是通過價(jià)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(diǎn)是一定要變成可靠、可控的。

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