文_李林燕 劉婷婷 圖_張 瀾

光伏發(fā)電對縣域電網(wǎng)的影響及對策

文_李林燕 劉婷婷 圖_張 瀾

林州市東崗鎮(zhèn)英利集團20兆瓦光伏項目

截至2016年年底，林州市光伏安裝總戶數(shù)累計達983戶，裝機總容量658兆瓦，年發(fā)電量逾8億千瓦時，成為河南省光伏發(fā)電并網(wǎng)戶數(shù)第一縣。由于起步較早、發(fā)展迅猛，無現(xiàn)成的經(jīng)驗可參考借鑒。根據(jù)自身工作實際，在營銷管理中，林州市公司加強與省、市公司專業(yè)部門的對接，既圓滿完成政府交辦的扶貧任務，又符合系統(tǒng)內(nèi)的工作管理和考核要求，做到了流程規(guī)范、條目清晰、實施標準、管理高效，有據(jù)可依、有檔可查。

光伏發(fā)電項目具有投入少、見效快、穩(wěn)定持久、綠色高效等特點，近年來國家精準扶貧將其列為重點脫貧舉措，光伏發(fā)電項目在林州市得到了大力推廣。截至2016年年底，林州市光伏安裝總戶數(shù)累計達983戶，裝機總容量658兆瓦，年發(fā)電量逾8億千瓦時，成為河南省光伏發(fā)電并網(wǎng)戶數(shù)第一縣。林州市供電公司積極響應、超前行動、動態(tài)管控、跟蹤服務，在規(guī)劃編制、建設方式、電網(wǎng)消納等方面進行了積極探索，推進光伏發(fā)電項目落地和實施。

一、林州市光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)基本情況

林州市光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)分為集中式和分布式光伏發(fā)電裝置兩種，采集周期不同，光照時間、強度不同，運行調(diào)試也有差異。在日發(fā)電量一定的情況下，從補貼金額看，集中式與分布式（全部自用、全部上網(wǎng)）電價相同，但集中式無年限限制，分布式使用壽命為25年，長遠考慮，集中式光伏發(fā)電收益更大。

集中式發(fā)電項目多指投資大、建設周期長、占地面積大，電能直接并入公共電網(wǎng)，以贏利為目的的大型招商引資項目。林州市目前共有15個大型光伏發(fā)電項目，總投資逾55億，發(fā)電容量587兆瓦。7個已并網(wǎng)發(fā)電，3個提出用電申請，5個已達成建設意向。

分布式光伏發(fā)電主要具有投資小、建設快、占地少、政策支持力度大等優(yōu)點，多為政府扶持的扶貧項目。林州市目前分布式光伏發(fā)電容量83.34兆瓦，其中自然人374戶，容量為11.57兆瓦，非自然人602戶，容量為71.77兆瓦。分布式光伏發(fā)電項目共有自然人申請項目、貧困村光伏扶貧項目和壯大村集體經(jīng)濟扶貧項目三種性質(zhì)，以自發(fā)自用余電上網(wǎng)、全部自用、全部上網(wǎng)三種形式向供電公司提出用電申請。經(jīng)國家政策補貼后，自發(fā)自用余電上網(wǎng)為0.7751元/千瓦時，全部自用1.2452元/千瓦時(一般工商業(yè))、0.98元/千瓦時(居民)，全部上網(wǎng)0.98元/千瓦時，用戶可根據(jù)實際情況自行選擇。

分布式光伏發(fā)電裝置按家用屋頂1千瓦容量為例，投資約1萬元，平均日發(fā)電量約為4千瓦時，一年總發(fā)電量約為1440千瓦時。目前優(yōu)質(zhì)設備一般壽命在25年以上，根據(jù)廠家不同，所選用設備質(zhì)量有差異，產(chǎn)品質(zhì)保多在10年及以上。設備生產(chǎn)廠家負責光伏發(fā)電項目的產(chǎn)品售后維護。

二、光伏發(fā)電在建設運行過程中對縣域電網(wǎng)的影響

（一）電網(wǎng)規(guī)劃方面

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術規(guī)定》，申請光伏裝機容量不得超過村鎮(zhèn)變壓器總容量的四分之一，如超過這一容量，即便符合裝機條件，也會造成局部地區(qū)發(fā)電量電量消納不了，形成電網(wǎng)局部電能過剩。村鎮(zhèn)變壓器配置全為降壓變壓器，過剩的光伏發(fā)電電量將對公共電網(wǎng)形成逆功率，導致村鎮(zhèn)變壓器作為升壓變壓器使用。變壓器設計時是需要考慮功率損耗的，初級線圈除擔負傳遞次級功率外，還要負責提供銅損、鐵損、渦流等損耗，次級功率要增加線圈來抵消電壓損耗，而且在生產(chǎn)時，一、二次線圈的耐壓與耐流水平、線圈規(guī)格都有不同的標準，所以不能長期顛倒使用，一旦長期運行會影響到變壓器的使用壽命。

（二）電網(wǎng)建設方面

當光伏裝機容量在400千瓦以上6兆瓦以下時，光伏發(fā)電項目所需電壓等級多為10千伏以上的高電壓等級，由安陽供電公司經(jīng)研院提出設計方案，多部門會商討論通過。400千瓦以下的小型光伏項目由縣級供電公司提出設計方案。

林州市已接入電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電項目中，有52個貧困村光伏發(fā)電項目、300個壯大村集體經(jīng)濟光伏發(fā)電項目，惠及農(nóng)戶近6萬戶，光伏發(fā)電為打響林州市扶貧攻堅戰(zhàn)書寫了濃墨重彩的一筆。

林州市供電公司員工在城郊鄉(xiāng)廟荒村為光伏項目架設專用線路

貧困村多位于自然資源差、山高路陡、交通閉塞的邊遠地區(qū)，批復貧困村光伏發(fā)電項目的52個村均不具備并網(wǎng)接入條件，時間急、任務重、施工條件差，林州市公司嚴格對照林州市委、政府專項工作推進里程碑計劃，從勘測設計、材料采購、施工建設到并網(wǎng)發(fā)電等環(huán)節(jié)，站在講政治、顧大局的高度，發(fā)揚紅旗渠畔“電力鐵軍”精神，不講苦累、不計得失，3個月就完成了林州市政府原計劃3年內(nèi)完成的光伏扶貧工作任務。

投資近20億的東崗鎮(zhèn)東旭新能源光伏發(fā)電項目發(fā)電容量20兆瓦，距離最近的110千伏富民變電站僅有一臺3.15萬千伏安的高耗能變壓器，滿足不了項目并網(wǎng)需求。林州市公司與東旭新能源公司積極協(xié)商，由后者投資，圓滿實施了富民變電站增容改造工程，妥善解決了并網(wǎng)問題，實現(xiàn)了供、發(fā)雙方互利共贏。

（三）電網(wǎng)運行方面

1. 線路潮流方面

穩(wěn)定、可靠、優(yōu)質(zhì)的電源是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的必要條件，而光伏發(fā)電項目會因日夜交替、天氣狀況變化等原因，存在發(fā)電數(shù)量、質(zhì)量的不規(guī)律性，未接入光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)時，線路潮流一般都是單向流動的，當光伏電源接入電網(wǎng)后，且本地區(qū)用戶消納不了時，公共電網(wǎng)轉化為受電端給電網(wǎng)運行產(chǎn)生一定的波動和影響，從根本上改變系統(tǒng)潮流模式。這種潮流的改變使得電壓調(diào)整很難控制在合格范圍內(nèi)，甚至導致電網(wǎng)的電壓調(diào)整設備出現(xiàn)異常響應。同時，消耗電網(wǎng)無功，造成電壓波動，影響電壓合格率和電能質(zhì)量等重要電網(wǎng)運行考核指標，須及時改變主變分接頭調(diào)壓和投退電容進行無功補償。

如今年5月30日東崗35千伏東旭光伏項目正式并網(wǎng)發(fā)電后，給林州市電網(wǎng)運行帶來一定影響，安陽供電公司6月份電網(wǎng)運行工作例會上，明確要求將光伏發(fā)電負荷列入監(jiān)測條目，要及時并長期關注光伏發(fā)電運行情況。

2. 電能質(zhì)量方面

光伏電站一般都建在海拔高、日光強的山區(qū)，大量的光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能需要借助遠距離輸電線路輸送。由于受天氣變化的影響，光伏電站發(fā)電功率出現(xiàn)的隨機性會引起電壓或頻率波動。此外，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)送出的電能為直流，必須經(jīng)過逆變裝置接入電網(wǎng)，這一過程必將產(chǎn)生諧波，導致系統(tǒng)短路電流增大，繼電保護定值不好整定。

3. 調(diào)度運行方面

負荷預測是電網(wǎng)規(guī)劃設計的基礎數(shù)據(jù)，能否準確地預測負荷是電網(wǎng)規(guī)劃的前提條件。光伏發(fā)電加大了所在區(qū)域的負荷預測難度，改變了原有的負荷增長模式，大量的分布式光伏電源的接入，使縣域電網(wǎng)的改造、管理、調(diào)控變得更為復雜。

光伏電源的輸出功率直接受天氣變化影響而不可控制，因此，光伏電源的可調(diào)度性也受到制約，無法削峰平谷。當某個系統(tǒng)中光伏電源占到一定比例后，調(diào)控中心必須認真考慮如何安全可靠地進行調(diào)度。

4.系統(tǒng)保護方面

對于林州市電網(wǎng)來說，未接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之前，支路潮流一般都是單向的，其保護不具有方向性。而接入光伏發(fā)電裝置后，電網(wǎng)變成了多電源網(wǎng)絡，潮流流向具有不確定性。因此，傳統(tǒng)的不帶方向保護已經(jīng)不能滿足設備運行條件，必須要求加裝帶有方向性的保護裝置，各級輸變電保護設備都需要改造，繼電保護與自動裝置較為復雜，加大運行維護人員的工作難度，需要投入大量的人力、財力、物力。

（四）安全隱患方面

與獨立占地的集中式大型地面電站不同，分布式光伏發(fā)電設備須依附居民住宅、倉庫、商業(yè)大樓、工業(yè)廠房、學校、市政建筑等，而這些建筑物一般具有人口密集、裝配相關精密儀器設備甚至存放易燃物質(zhì)的特點，因此必須確保光伏發(fā)電不影響這些建筑物原有的生產(chǎn)生活功能，不能對人員、生產(chǎn)、物資產(chǎn)生新的安全隱患。

目前可能存在的安全隱患主要有四種：一是由周邊環(huán)境里存在的一些隨機因素而引起露天發(fā)電設備的火災隱患；二是新增加的發(fā)電設備和線路對人或家畜的安全事故隱患；三是大功率發(fā)電設備對周圍原有電子設備的電磁干擾隱患；四是可能存在的孤島效應（是指電網(wǎng)突然失壓時，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仍保持對電網(wǎng)中的鄰近部分線路供電狀態(tài)的一種效應），通俗講就是反送電。

（五）營銷管理方面

2016年以前，林州市光伏用戶不過百戶，2016年年底，光伏用戶激增至近千戶，數(shù)量、類型、性質(zhì)均發(fā)生了重大改變。由于起步較早、發(fā)展迅猛，無現(xiàn)成的經(jīng)驗可參考借鑒。根據(jù)自身工作實際，在營銷管理中，林州市公司加強與省、市公司專業(yè)部門的對接，既圓滿完成政府交辦的扶貧任務，又符合系統(tǒng)內(nèi)的工作管理和考核要求，做到了流程規(guī)范、條目清晰、實施標準、管理高效，有據(jù)可依、有檔可查。

加強項目前期的勘測設計，為每位用戶“量身定制”配套的光伏發(fā)電項目連接系統(tǒng)方案。開辟報裝綠色通道，追蹤服務，簡化并網(wǎng)手續(xù)，主動提供并網(wǎng)申請流程說明、現(xiàn)場勘察、接入系統(tǒng)方案的編制和審查、并網(wǎng)驗收、合同簽訂等服務，加強光伏發(fā)電項目的事前、事中和事后掌控與指導。一是營銷部市場班核對并完成對所有申請安裝光伏用戶的勘察、驗收、并網(wǎng)、上戶及合同簽訂、資料歸檔。二是營業(yè)廳工作人員嚴格執(zhí)行首問負責考核制度，嚴禁推諉扯皮，高度關注用戶訴求。三是加強票據(jù)傳遞管理，營業(yè)廳光伏票據(jù)專人負責，建立票據(jù)傳遞清單，經(jīng)雙方簽字確認，避免票據(jù)丟失。四是嚴格執(zhí)行光伏用戶抄表制度，發(fā)現(xiàn)差錯，及時糾正，規(guī)避投訴風險，切實把“好政策”用好、管好、落實好。

（六）后期運行維護方面

光伏發(fā)電組件在使用過程中會變臟或被污染，造成光伏發(fā)電裝置的衰減，降低其運行效率和系統(tǒng)性能。同樣，對環(huán)境的暴露可能導致光伏安裝部件的物理損壞，從而影響發(fā)電量，進而影響客戶收益，還須防范雷雨天氣、大風、冰雹等自然災害。電池組件壽命25年，但逆變器等設備壽命只有10年，所以10年后還會有不小的資金投入。因此，光伏板簡單的日常維護頻次需要提高；在線路維護方面，需要專業(yè)維護人員進行日常檢查和平常維護管理。

林州境內(nèi)的光伏后期維護分為兩種情況。小型分布式光伏電站多由售方負責上門維護。大型集中式光伏電站因其專業(yè)性要求高，設備管理復雜，會委托專門機構全面承擔起對光伏發(fā)電站的輸電線路、設備設施的運行維護工作，包括定期巡視消缺、春檢秋查、應急搶修等內(nèi)容。如受旭崗新能源科技有限公司委托，20兆瓦旭崗光伏發(fā)電項目于2017年7月與林州電力萬源公司簽訂了光伏發(fā)電后期維護合同，另有兩家光伏發(fā)電企業(yè)正在意向商定中。

三、光伏發(fā)電項目遠景分析

近年來電力體制改革對光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生一定影響。國家能源局要求，為規(guī)范太陽能發(fā)電市場投資開發(fā)秩序，推進產(chǎn)業(yè)升級，各省要制定競爭性配置方法，通過競爭方式配置光伏電站項目資源，其中上網(wǎng)電價在競爭中權重不低于20%。光伏發(fā)電交易平臺競價上網(wǎng)后，對下游行業(yè)沖擊較大，使光伏發(fā)電項目利潤空間縮減，競爭力減退，光伏發(fā)電企業(yè)存在一定發(fā)展風險。

2016年，為全面落實林州市光伏扶貧任務，林州市公司特事特辦，成立了光伏業(yè)擴辦公室，專人負責一口對外，3個月完成了市政府原計劃3年完成的光伏扶貧工作任務。今年6月，為更好地服務光伏用戶，避免用戶異地往返奔波，林州市公司自動加壓，將光伏報裝業(yè)擴營銷管理權限下放到基層17個供電所，要求21個一線營業(yè)廳均可受理、所內(nèi)建檔，實現(xiàn)了24小時業(yè)務線上辦理。光伏業(yè)擴報裝管理中面臨著點多面廣、更加復雜多樣的情況，加大了管理難度，須進一步加大業(yè)擴人員業(yè)務技能培訓力度。

光伏發(fā)電自去年以來在林州市井噴式安裝以來，尚屬新生事物，對電網(wǎng)的遠期影響尚不清晰，無法預知問題的性質(zhì)進而作出準確快速反應，林州電網(wǎng)經(jīng)受了一定考驗。為確保主網(wǎng)調(diào)控能力，積極應對光伏發(fā)電對電網(wǎng)運行影響，從主網(wǎng)建設中長期規(guī)劃建設方面，本地區(qū)2x35兆瓦大唐電廠可作為調(diào)峰電廠，保障系統(tǒng)主網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行。

林州市供電公司為桂林鎮(zhèn)旭林30兆瓦光伏發(fā)電項目建設35千伏集電線路

短期內(nèi)分布式光伏設備收益較高，但因其規(guī)模小，發(fā)電設備只有25年的生產(chǎn)年限，極易遭遇棄光高發(fā)展風險。相對而言，集中式光伏發(fā)電無年限限制，便于政府和供電企業(yè)統(tǒng)一管理，發(fā)展后勁持久，總體收益要大于分布式發(fā)電項目。建議由政府主導立項多建設扶貧光伏電站，便于將電站發(fā)電上網(wǎng)資金集中管理，統(tǒng)一平衡或有重點支付扶持，為更加有效地打好精準扶貧攻堅戰(zhàn)提供堅強的科技支撐和物質(zhì)保障。

（作者單位：林州市供電公司）