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(kuò)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(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,、功率隨機波動的特點也導(dǎo)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)?？焖贁U(kuò)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(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(jìn)行探討與解析。
分布式+儲能成市場新寵,，經(jīng)濟(jì)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(jì)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(zhǔn)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(yù)見的,，標(biāo)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(fù)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(hù)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(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,，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(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(fù)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(jì)性。因此，根據(jù)系統(tǒng)成本,、氣象資源,、電價成本等進(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&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(jì)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(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(fù)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(dá)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(xué)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(fù)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(jìn)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(jì)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(jìn)行實時管理非常重要。
系統(tǒng)層面進(jìn)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(hù)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(hù)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(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(dāng)于配電網(wǎng)中一個可控,、可調(diào)度的負(fù)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(jì)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(xué)習(xí)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(jì)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(jìn)行交換,，自己進(jìn)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,。