趙海波，王佳偉

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西 太原 030001）

山西地區(qū)分布式電源建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展模式研究

趙海波，王佳偉

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西 太原 030001）

詳細(xì)分析了山西地區(qū)分布式資源的種類和分布特點(diǎn)，對分布式電源的發(fā)展規(guī)模做出了簡單的預(yù)測，并提出了光伏、風(fēng)機(jī)和煤層氣等分布式電源的典型建設(shè)方案和相應(yīng)的發(fā)展建議。該研究成果有助于推動(dòng)山西地區(qū)分布式電源并網(wǎng)項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展，為多種分布式電源的批量接入配電網(wǎng)的理論研究和政策制定指明了方向。

分布式電源；光伏并網(wǎng)發(fā)電；現(xiàn)狀分析；發(fā)展模式

0 前言

隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)和國家一系列鼓勵(lì)分布式電源接入政策的頒布實(shí)施，越來越多的小容量分布式電源將以各種形式批量接入到配電網(wǎng)中，分布式電源的大量接入勢必對配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。目前，國內(nèi)對分布式電源的接入研究大都集中在理論分析和建模仿真階段，只有少量的分布式電源示范工程在并網(wǎng)運(yùn)行，且沒有統(tǒng)一規(guī)范的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。如何結(jié)合中低壓配電網(wǎng)的實(shí)際情況，探索適用于地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展的分布式電源的接入和發(fā)展模式，對于提高配電網(wǎng)的分布式電源“消納”能力和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，促進(jìn)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義[1]。

1 分布式電源的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 分布式資源的條件分析

山西是我國著名的“煤都”，煤炭資源為我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。對于電力產(chǎn)業(yè)而言，山西既是國家大型煤炭能源發(fā)電基地，又是重要的特高壓線路過境通道。在分布式電源發(fā)展方面，山西地區(qū)也具有非常大的開發(fā)潛力，典型的可利用分布式能源包括太陽能、風(fēng)能、煤層氣資源和生物質(zhì)資源等。

山西的分布式資源種類較多且極為豐富，既包括典型的風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能源，也包括具有山西特色的煤層氣資源。如何合理開發(fā)現(xiàn)有的分布式資源，使之成為集中式供電的有效補(bǔ)充，對于提高配電網(wǎng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。

1.2 分布式電源的情況

山西地區(qū)分布式電源的發(fā)展現(xiàn)狀可以從項(xiàng)目報(bào)裝、實(shí)際建設(shè)和鼓勵(lì)政策三個(gè)方面進(jìn)行分析。

a）在項(xiàng)目報(bào)裝方面：截至2013年7月底，國網(wǎng)山西省電力公司已經(jīng)受理22家分布式電源申請并網(wǎng)項(xiàng)目，報(bào)裝發(fā)電容量27 555 kW，其已全部完成接入方案設(shè)計(jì)，其中單位用戶13家，報(bào)裝最大容量6 000 kW、最小容量10 kW；居民用戶9家，報(bào)裝容量最大18 kW、最小容量1.5 kW。

b）在項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行方面：山西長治武鄉(xiāng)縣居民趙瑞星已成為山西省首個(gè)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的居民用戶，該套系統(tǒng)的光伏發(fā)電設(shè)備由108塊170W的單晶硅光伏組件、以及1臺17 kW的逆變器組成，設(shè)計(jì)發(fā)電容量18 kW，在正常的天氣條件下，每天可發(fā)電60 kW·h，發(fā)出的電量不僅能夠滿足家庭使用，而且還能將剩余的電量賣給電網(wǎng)。

c）在國家和地方政策扶持方面：國網(wǎng)山西省電力公司積極響應(yīng)國家電網(wǎng)公司的號召，于2013年7月專門出臺了《居民家庭分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)實(shí)施細(xì)則》，該細(xì)則中明確提出：按照“優(yōu)化并網(wǎng)流程、簡化并網(wǎng)手續(xù)、提高服務(wù)效率”的原則，對居民家庭分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目申請、現(xiàn)場勘查、接入方案制定答復(fù)、合同簽訂、計(jì)量計(jì)費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)限進(jìn)行了確定，重點(diǎn)對縮短工作流程、提升在并網(wǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)辦理時(shí)限方面進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，同時(shí)要求各市公司為接入系統(tǒng)工程建設(shè)開辟綠色通道。

根據(jù)山西地區(qū)分布式資源的自然條件和分布式電源的建設(shè)情況可以得出，基于分布式電源的發(fā)電項(xiàng)目在山西省具有非常廣闊的發(fā)展空間。目前，山西省分布式電源項(xiàng)目的并網(wǎng)工作剛剛起步，且只是單一的光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以預(yù)見，在未來兩年和“十三五”期間，將會有多種類的分布式電源以批量接入的形式連接到配電網(wǎng)中。

2 未來發(fā)展模式研究

2.1 分布式電源的規(guī)模預(yù)測分析

分布式發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)受到自然條件的限制，且存在投資效益回收較慢的缺點(diǎn)，在一定程度上會制約分布式電源的大規(guī)模建設(shè)。此外，盡管國家電網(wǎng)公司在分布式電源并網(wǎng)電價(jià)問題上已經(jīng)給出了0.42元/度的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，但并未從根本上調(diào)動(dòng)起用戶安裝分布式發(fā)電項(xiàng)目的積極性。在分布式電源的種類方面，光伏發(fā)電技術(shù)比較成熟，且受到國家政策的支持，將會成為分布式電源建設(shè)中的主力軍，綜合考慮上述因素，未來兩年以及“十三五”期間，山西地區(qū)的分布式電源規(guī)模預(yù)測如表1所示。

表1 山西省分布式電源發(fā)展規(guī)模預(yù)測MW

結(jié)合表1的結(jié)果，到“十三五”，分布式電源的發(fā)展規(guī)模約為430MW。分布式電源的投資和產(chǎn)權(quán)是制約其發(fā)展的兩個(gè)重要因素，一般而言，用戶應(yīng)該成為分布式電源投資的主體，并擁有從計(jì)量點(diǎn)接入發(fā)電側(cè)的全部產(chǎn)權(quán)，而電力公司要為分布式電源的接入工程建設(shè)開辟綠色通道，不僅承擔(dān)接入項(xiàng)目的公共電網(wǎng)改造部分費(fèi)用，還要提供關(guān)口電能計(jì)量裝置、發(fā)電量計(jì)量用電能表以及配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的升級。

2.2 典型的建設(shè)模式研究

從國內(nèi)分布式電源的建設(shè)和發(fā)展來看，光伏發(fā)電是分布式電源建設(shè)核心部分[2]。按照建設(shè)規(guī)模和安裝位置，山西省光伏發(fā)電系統(tǒng)大體可以分為4類：城市居民接入，農(nóng)村居民接入、大型市政設(shè)施接入、企業(yè)用戶接入。4種建設(shè)模式的對比情況見表2。光伏接入系統(tǒng)的簡圖如圖1所示。

表2 光伏接入的典型模式

圖1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖

從分布式資源的種類看，除太陽能以外，山西地區(qū)還擁有豐富的風(fēng)能和煤層氣資源。對于風(fēng)能資源，根據(jù)地域分布，重點(diǎn)發(fā)展的區(qū)域及推薦的發(fā)電模式分別為：北部的管涔山、呂梁山北段及恒山以北和五臺山地區(qū)，因海拔高度較高，又地處內(nèi)蒙古高原邊緣，為冬季風(fēng)南下之要沖，風(fēng)能資源極為豐富，建議在符合建設(shè)條件的廣大農(nóng)村地區(qū)，建立中型容量（10 kW級）并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)[3]；南部的陵川、陽城、垣曲、芮城一帶，地處夏季風(fēng)的迎風(fēng)面上，年有效風(fēng)能儲量可達(dá)0.30～0.47 kW·h/m2，可以在相應(yīng)的地區(qū)建立（kW級）小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)[4]。

山西地區(qū)的煤層氣資源開發(fā)利用的比較早，晉城礦業(yè)集團(tuán)旗下的寺河礦區(qū)和潘莊礦區(qū)均有煤層氣發(fā)電機(jī)組，山西焦煤集團(tuán)公司的杜兒坪礦也安裝了3臺500 kW煤層氣發(fā)電機(jī)組，發(fā)電效率達(dá)40%以上，全年的發(fā)電量可達(dá)400萬kW·h。然而對于分布式的煤層氣資源，建設(shè)基本處于空白狀態(tài)，造成了大量的資源浪費(fèi)和能量流失。煤層氣的小型發(fā)電項(xiàng)目，應(yīng)該充分利用國外的先進(jìn)技術(shù)，引入模塊化和集裝箱式設(shè)計(jì)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，并根據(jù)裝機(jī)容量的大小選擇合適的并網(wǎng)電壓等級[5-6]。

2.3 相關(guān)發(fā)展建議

分布式電源發(fā)展趨勢是基于多種發(fā)電技術(shù)的不同分布式電源系統(tǒng)接入同一配電網(wǎng)中進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，集中調(diào)度、相互協(xié)調(diào)。因此本文對山西省分布式電源的發(fā)展提出建議總結(jié)如下。

a）分布式資源開發(fā)方面：對于分布式電源的建設(shè)，必須要有鮮明的山西特色。首先，積極鼓勵(lì)光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，盡快完成其他報(bào)裝項(xiàng)目的電網(wǎng)接入工作。其次，結(jié)合風(fēng)能資源的分布，及時(shí)了解小型風(fēng)機(jī)的市場動(dòng)態(tài)，早日實(shí)現(xiàn)小容量風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行。再次，對于煤層氣資源豐富的大型煤田建議采用冷熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電方式，而對于分散的煤層氣資源，建議采用微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電項(xiàng)目。

b）分布式電源種類方面：光伏發(fā)電項(xiàng)目和生物質(zhì)能源發(fā)電適合個(gè)人發(fā)電項(xiàng)目和中小型企業(yè)發(fā)電項(xiàng)目；風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)私有企業(yè)和村鎮(zhèn)旅游區(qū)建設(shè)項(xiàng)目；煤層氣發(fā)電項(xiàng)目適用于煤田等偏遠(yuǎn)地區(qū)，但煤層氣資源不適合普通客戶的投資建設(shè)。

c）并網(wǎng)技術(shù)方面：完善光伏發(fā)電項(xiàng)目的并網(wǎng)和補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，盡快研究并出臺小容量風(fēng)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)和生物質(zhì)發(fā)電的并網(wǎng)相關(guān)規(guī)范，在接線方式、線徑選型、開關(guān)設(shè)備、無功補(bǔ)償?shù)确矫娼o出較為明確的規(guī)定，從而在技術(shù)上保證分布式電源的并網(wǎng)建設(shè)。此外，國網(wǎng)山西省電力公司中低壓配電網(wǎng)的架構(gòu)還不夠堅(jiān)強(qiáng)，應(yīng)該加強(qiáng)電網(wǎng)的規(guī)劃和建模仿真，在保證配電網(wǎng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，盡量提高分布式電源的接納能力。

d）政策支持方面：建議明確分布式電源的并網(wǎng)流程，從資金、產(chǎn)權(quán)、設(shè)備、電價(jià)等多個(gè)方面形成獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，刺激分布式電源并網(wǎng)工程的建設(shè)。

e）示范工程建設(shè)方面：建議通過完善相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備和并網(wǎng)系統(tǒng)，形成光伏發(fā)電系統(tǒng)的示范工程；對于小型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，國內(nèi)還沒有相關(guān)的示范工程，建議盡快在五臺山風(fēng)景區(qū)建立小型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)示范項(xiàng)目；煤層氣資源是具有顯著山西特色的分布式資源，應(yīng)該充分發(fā)揮煤層氣資源的優(yōu)勢，率先在國內(nèi)建成基于煤層氣的分布式電源和集中式發(fā)電協(xié)調(diào)運(yùn)行的系統(tǒng)。

3 結(jié)論

結(jié)合山西地區(qū)分布式資源的分布式特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，對山西省分布式電源在未來幾年的規(guī)模做出了簡單的預(yù)測，提出了光伏、風(fēng)機(jī)和煤層氣等分布式電源典型建設(shè)方案。本文的工作對于指導(dǎo)山西分布式電源的建設(shè)和并網(wǎng)接入工程的發(fā)展具有強(qiáng)有力的推進(jìn)作用。

［1］ 黃雨翔.分布式發(fā)電接入配網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃方法及其配套技術(shù)研究［D］.長沙：長沙理工大學(xué)，2012.

［2］ 孫燕.分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用［J］.太陽能，2012，（5）：23-26.

［3］ 鄔振武，李永光，呂欣欣.戶用風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)聯(lián)合供電模式淺析［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，（2）：109-112.

［4］ 沙浩潔，楊天海.分布式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)評估［J］.華東電力，2009，37（2）：29-32.

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［6］ 白紅彬，譚超.中國煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.能源研究與利用，2010，（1）：9-11.

Studying on the Current Situation and Developing M ode of Distributed Generation in Shanxi Province

ZHAO Haibo，WANG Jiawei
（State Grid Econom ic and Technical Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

In this paper,the developingmagnitudes of distribution generations（DGs）are forecasted based on the kinds and characteristicsofthedistributed resourcesin ShanxiArea.The typicalconstructingmodesand developingadvicesofsolarpower，wind power and CoalMineMethane（CMM）Powerarealsoproposed.The conclusionsareusefulin boosting thedevelopmentofDGsin thenear future.

distributed generation；grid-connected solarpower integration；currentsituation analysis；developingmode

TP303+.3

A

1671-0320（2015）01-0020-03

2014-12-10，

2015-01-07

趙海波（1981），男，山西長治人，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事配電網(wǎng)規(guī)劃工作；

王佳偉（1980），男，山西大同人，2006年畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院電機(jī)與電器專業(yè)，工程師，從事城市配電網(wǎng)規(guī)劃和分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響分析工作。