孫康杰，王 經(jīng)，2，

（1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240；2.上海市能源研究會(huì)，上海 200020）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的能源政策都在力求發(fā)展可再生能源，以解決化石燃料日益匱乏帶來(lái)的能源危機(jī)。據(jù)英國(guó)石油公司（BP）2013年6月發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)，北美洲（美國(guó)、加拿大和墨西哥等國(guó)）2012可再生能源消費(fèi)量占總量的比例達(dá)24%；歐洲及歐亞大陸國(guó)家（奧地利、比利時(shí)、瑞士等國(guó)）則達(dá)到41.7%。以德國(guó)為例，新能源發(fā)電（主要為光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電）日發(fā)電量高達(dá)3 000萬(wàn)W，約占總負(fù)荷50%。中國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年，可再生能源包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)?、生物和垃圾發(fā)電等的消費(fèi)總量達(dá)到31.9 Mt油當(dāng)量，占能量消耗總量的13.4%［1］。因此，我國(guó)在制定能源可持續(xù)利用和發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)，必須大力發(fā)展可再生能源，走綠色能源之路，而分布式光伏發(fā)電已成為當(dāng)今世界最有希望的可再生能源資源之一。

1 歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家分布式光伏發(fā)電站的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代，美國(guó)率先開發(fā)分布式光伏發(fā)電裝置，在人造地球衛(wèi)星上使用太陽(yáng)能作為能源之一。20世紀(jì)70年代，美國(guó)、以色列等國(guó)大量使用分布式光伏發(fā)電裝置，并使之商業(yè)化，大力推廣民用屋頂光伏發(fā)電站。1983年，美國(guó)在加州建成當(dāng)時(shí)世界最大分布式光伏發(fā)電站，裝機(jī)容量達(dá)1 600萬(wàn)W。日本于1964年實(shí)施補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)辦法，推廣每戶3 000 W的“市電并聯(lián)型太陽(yáng)能光電系統(tǒng)”，政策規(guī)定：第一年政府補(bǔ)助49%經(jīng)費(fèi)；以后逐年減少補(bǔ)助。日照充足時(shí)，自家發(fā)電系統(tǒng)供應(yīng)負(fù)載，若有節(jié)余另行儲(chǔ)存。當(dāng)由于日照不足造成發(fā)電量不足或不發(fā)電時(shí)，所需電力由電力公司提供。這在當(dāng)時(shí)對(duì)許多市民具有較大吸引，1996年日本有2 600戶安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，1997年達(dá)9 400戶，總裝機(jī)容量達(dá)3 200萬(wàn)W［2］。

德國(guó)關(guān)閉核電站的能源轉(zhuǎn)型工程大大加快了分布式光伏發(fā)電裝置的應(yīng)用。截止到2011年底，德國(guó)光伏裝機(jī)容量達(dá)到24.8 GW，到2012年8月底，光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)30 GW，其中80%的容量是從低壓電網(wǎng)接入的；意大利的光伏發(fā)電裝置裝機(jī)容量達(dá)12 GW，奧地利太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置裝機(jī)容量達(dá)170 MW。正是由于大量分布式電源的涌入，2013年6月德國(guó)與其鄰國(guó)波蘭發(fā)生了關(guān)于可再生能源電力注入電網(wǎng)、干擾電網(wǎng)正常運(yùn)行的矛盾和爭(zhēng)議。

1.2 接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

由于現(xiàn)有配電網(wǎng)并沒有考慮分布式電源的接入，而光伏發(fā)電的接入將會(huì)給其運(yùn)行管理與電能質(zhì)量帶來(lái)一系列問(wèn)題。為此，歐盟以及歐洲各國(guó)制定了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，明確分布式電源并網(wǎng)的技術(shù)要求，為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)提供了法律和技術(shù)上的保障。在20世紀(jì)90年代初，國(guó)際上對(duì)分布式電源并網(wǎng)采取了“即接即忘（Fit and forget）”的做法，即將分布式電源看作“負(fù)功率”負(fù)荷而忽略其影響，或者說(shuō)不用對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)網(wǎng)架、保護(hù)控制手段以及運(yùn)行管理方式進(jìn)行調(diào)整和改造?！凹唇蛹赐钡那疤崾菄?yán)格控制分布式電源的接入容量，使其不對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，例如，美國(guó)電網(wǎng)企業(yè)曾要求一條饋線上接入的分布式電源的容量不大于其最小負(fù)荷功率的10%［3］。

進(jìn)入21世紀(jì)，分布式電源迅速發(fā)展，大量的分布式電源需要并網(wǎng)，“即接即忘”的原則已不能適應(yīng)這種情況，因而一些先進(jìn)國(guó)家轉(zhuǎn)而制定了更為積極的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)電力協(xié)會(huì)（VDEW）分別于1998年與2001年頒布了分布式電源接入中壓與低壓配電網(wǎng)的技術(shù)導(dǎo)則，對(duì)分布式電源對(duì)電能質(zhì)量的影響及其保護(hù)措施提出了要求，但沒有對(duì)分布式電源的容量做出硬性限制。這就意味著在保證配電網(wǎng)安全（不超載、短路容量不超標(biāo)）與電能質(zhì)量合格的前提下，可最大程度地接納分布式電源。德國(guó)低壓配電線路實(shí)際接入的分布式電源總?cè)萘坑械囊呀咏湓O(shè)計(jì)的額定容量。一些電網(wǎng)企業(yè)采取了更換一次設(shè)備、安裝短路電流限制器與應(yīng)用電能質(zhì)量控制裝置等技術(shù)措施，來(lái)提高配電網(wǎng)接納分布式電源電力的能力。

德國(guó)配電網(wǎng)在中午光伏發(fā)電的高峰時(shí)段，出現(xiàn)了阻塞現(xiàn)象；當(dāng)電網(wǎng)頻率與電壓發(fā)生變化時(shí)，反孤島保護(hù)動(dòng)作，大量的光伏系統(tǒng)脫網(wǎng)，也給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響。為此，歐盟及歐洲各國(guó)紛紛開展了有源配電網(wǎng)技術(shù)的研究，應(yīng)用通信與智能控制技術(shù)，采取更加積極主動(dòng)的控制與保護(hù)措施，確保配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步提高其接納分布式電源電力的能力。

2 國(guó)內(nèi)分布光伏發(fā)電的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代，我國(guó)開始引進(jìn)太陽(yáng)能光伏電池板生產(chǎn)線，由于太陽(yáng)能光伏電池板可以出口賺取外匯的利益驅(qū)動(dòng)，在2002年無(wú)錫尚德的迅速崛起帶動(dòng)下，2006年全國(guó)光伏電池板產(chǎn)量達(dá)到438 MW，2007年達(dá)到1 188 MW。太陽(yáng)能光伏電池板產(chǎn)能超過(guò)歐洲、日本成為世界第一，所占全球總產(chǎn)量百分比從2002年的1.07%達(dá)到2008年的15%［4］。但光伏電池板的大規(guī)模生產(chǎn)并未帶動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電事業(yè)的發(fā)展，其原因是成本太高。

2.2 政策支持

2011年以來(lái)，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、國(guó)家財(cái)政部相繼出臺(tái)一系列支持、鼓勵(lì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的政策。

2012年10月國(guó)家電網(wǎng)公司組織編制了《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見（暫行）》、《關(guān)于促進(jìn)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)管理工作的意見（暫行）》以及《分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)定（暫行）》。2012年10月26日，國(guó)家電網(wǎng)公司公布的《分布式光伏發(fā)電的服務(wù)意見》解決了分布式發(fā)電并網(wǎng)難這一難題。國(guó)家電網(wǎng)公司為光伏發(fā)電提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，即并網(wǎng)無(wú)需到國(guó)家發(fā)改委審批，改由電網(wǎng)公司備案，6 MW以下的分布式電站還免收接入費(fèi)。2013年7月，國(guó)家發(fā)改委下達(dá)正式文件，印發(fā)了《分布式發(fā)電管理暫行辦法》的通知；國(guó)務(wù)院（2013）24號(hào)文件《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》；國(guó)家能源局（2013）267號(hào)文件國(guó)家能源局綜合司關(guān)于征求《分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目管理暫行辦法》意見的函及附件；國(guó)家財(cái)政部（2013）390號(hào)《關(guān)于分布式光伏發(fā)電實(shí)行按電量補(bǔ)貼政策有關(guān)問(wèn)題的通知》，明確了對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、其他分布式發(fā)電項(xiàng)目的管理、財(cái)政補(bǔ)貼政策。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

這些優(yōu)惠政策不僅對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電企業(yè)補(bǔ)貼力度大，而且非?？茖W(xué)合理。例如，家庭屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電站每生產(chǎn)一度電就可以獲得國(guó)家0.42元的補(bǔ)貼，使得普通家庭建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電站的投資在短期內(nèi)得到回收。但相對(duì)于歐洲尤其是德國(guó)，我國(guó)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)尚處于起步狀態(tài)。

2012年底，中國(guó)首個(gè)居民用戶分布式光伏電源在青島實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，從申請(qǐng)安裝到并網(wǎng)發(fā)電，整個(gè)過(guò)程用了18天就全部完成。2013年7月2日，攀枝花學(xué)院2.1 MW太陽(yáng)能屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目建成投運(yùn)，裝機(jī)容量為2.1 MW，總投資達(dá)3 738萬(wàn)元，年發(fā)電量達(dá)261.01萬(wàn)k Wh，每年可節(jié)約標(biāo)煤886 t，減少二氧化碳排放量1 933.12 t，減少二氧化硫排放量13.10 t。這些范例表明，公共服務(wù)領(lǐng)域建設(shè)分布式光伏電站具有很強(qiáng)的節(jié)能減排效應(yīng)［5］。

在政府大力鼓勵(lì)發(fā)展分布式光伏發(fā)電的政策推動(dòng)下，生態(tài)農(nóng)業(yè)與光伏的結(jié)合正在建成一些成功的項(xiàng)目。如：江西省首家現(xiàn)代化養(yǎng)殖場(chǎng)光伏屋頂發(fā)電站在東鄉(xiāng)縣江西東華種畜禽有限公司竣工并正式投入運(yùn)營(yíng)，項(xiàng)目總投資為550萬(wàn)元，總?cè)萘繛?82.72 k W。項(xiàng)目采用光伏發(fā)電，自發(fā)自用，余量上網(wǎng)，能量循環(huán)，既能滿足現(xiàn)代化養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)和生活用電，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還能余電并網(wǎng)帶來(lái)可觀利潤(rùn)。2013年9月1日國(guó)內(nèi)首個(gè)分布式光伏發(fā)電設(shè)備超市在浙江省臺(tái)州市建成。該超市面向潛力巨大的家用和商用屋頂光伏發(fā)電市場(chǎng)，為顧客提供產(chǎn)品體驗(yàn)、設(shè)備選型和方案設(shè)計(jì)等一站式購(gòu)物服務(wù)，方便了分布式光伏發(fā)電站的普及建設(shè)。

3 關(guān)于發(fā)展分布式光伏發(fā)電的建議

1）必須大力推進(jìn)近期國(guó)家對(duì)分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)補(bǔ)貼政策與標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，同時(shí)簡(jiǎn)化不必要的審批程序和相關(guān)費(fèi)用，從根本上促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。建議上海市政府應(yīng)制定相關(guān)政策，對(duì)污染嚴(yán)重區(qū)強(qiáng)制執(zhí)行光伏發(fā)電份額。借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，立法要求如果某地區(qū)PM2.5數(shù)值超標(biāo)，則必須保證一定比例的新能源發(fā)電量，這是因?yàn)楣夥l(fā)電的高成本與煤炭發(fā)電相比還是難有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2）建議采取經(jīng)濟(jì)杠桿保證光伏發(fā)電裝機(jī)容量持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。德國(guó)可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電的補(bǔ)貼辦法，對(duì)于屋頂光伏和地面光伏等各類光伏發(fā)電的應(yīng)用模式，其規(guī)模不同，補(bǔ)貼力度不同。德國(guó)2012年最新修改的法律規(guī)定，光伏發(fā)電的每千瓦時(shí)上網(wǎng)電價(jià)從17.94歐分到24.43歐分；未來(lái)12個(gè)月內(nèi)如果安裝容量超過(guò)350萬(wàn)k W，上網(wǎng)電價(jià)下降3%；如果超過(guò)750萬(wàn)k W，上網(wǎng)電價(jià)下降15%。在挽救國(guó)內(nèi)的光伏企業(yè)的同時(shí)，需要采取合理的策略保證其穩(wěn)步發(fā)展［6，7］。

3）建議制定合理的分布式光伏發(fā)電管理方式，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。例如西班牙政府要求某一區(qū)域安裝的分布式電源的容量應(yīng)保持為該區(qū)域的峰值負(fù)荷的50%以下，盡量避免分布式電源反送電。德國(guó)要求100 k W以上的分布式電源必須安裝遠(yuǎn)程通信和控制裝置，以便調(diào)度實(shí)時(shí)了解其出力，并且可以進(jìn)行調(diào)度。

4）要加速研發(fā)與應(yīng)用人才培養(yǎng)。組織科研力量解決太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，包括高效轉(zhuǎn)換率、電池板多晶硅加工工藝、高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)逆變器、控制儀表，并網(wǎng)技術(shù)等。同時(shí)，在有相關(guān)研究背景和技術(shù)力量的大學(xué)、科研院所開設(shè)可再生能源技術(shù)課程，制定中短期專業(yè)技能培訓(xùn)計(jì)劃，既培養(yǎng)有高素質(zhì)的科技領(lǐng)軍人物，又培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員。

［1］ 張伯泉.風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏等發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)電力，2006，39（6）：65-69.

［2］ 趙玉文.太陽(yáng)能利用的發(fā)展?fàn)顩r和未來(lái)趨勢(shì)［J］.中國(guó)電力，2003，36（9）：63-69.

［3］ 日本太陽(yáng)能協(xié)會(huì).太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

［4］ 劉宏，吳達(dá)成，楊志剛，等.家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［5］ 王經(jīng).能源可持續(xù)利用與能源經(jīng)濟(jì)學(xué)［M］.上海：上海交通大學(xué)教材出版社，1998.

［6］ 雷一，趙爭(zhēng)鳴.大容量光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)與并網(wǎng)影響綜述［J］.電力電子，2010（3）：16-23.

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