鄧忻依，艾欣

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分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效益評(píng)估與激勵(lì)機(jī)制

鄧忻依，艾欣

（新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京市 昌平區(qū) 102206）

配電網(wǎng)中分布式能源滲透率不斷增加，其有效消納與控制成為新的熱點(diǎn)課題。儲(chǔ)能和分布式發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合可以平滑這些間歇電能并網(wǎng)，降低光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，并提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力。鑒于儲(chǔ)能發(fā)展的必要性以及分布式光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目面臨的成本和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，建立分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期的綜合效益評(píng)估模型。該模型從項(xiàng)目成本、年收益、總利潤(rùn)和靜態(tài)投資回收期等方面研究了分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并從配電網(wǎng)改造和備用成本等方面評(píng)估了項(xiàng)目的社會(huì)整體效益。算例結(jié)果表明，分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電自用率高，年凈收益增長(zhǎng)明顯，其經(jīng)濟(jì)性對(duì)上網(wǎng)電價(jià)和度電補(bǔ)貼的依賴較小。隨著光伏和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展成熟，無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)將不再具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有更大的發(fā)展?jié)摿ΑＷ詈?，結(jié)合國(guó)外可再生能源的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，從社會(huì)效益回饋用戶、電價(jià)激勵(lì)和金融支持等角度提出了政策和激勵(lì)建議，以促進(jìn)分布式光伏行業(yè)的健康發(fā)展。

分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)；全壽命周期；綜合效益；儲(chǔ)能成本；社會(huì)效益回饋

0 引言

隨著一次能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，清潔、綠色的太陽(yáng)能資源逐漸進(jìn)入電力市場(chǎng)。由于光伏出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，分布式光伏發(fā)電模式更有助于太陽(yáng)能資源高效利用[1-2]，得到了國(guó)家政策的大力支持和推廣。中發(fā)[2015] 9號(hào)文件中鼓勵(lì)用戶安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并采用“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)”的運(yùn)營(yíng)模式。該運(yùn)營(yíng)模式下，系統(tǒng)的年收益率高于一般的銀行利率[3-5]，投資回收周期在6~8a，吸引了大量用戶投資分布式光伏項(xiàng)目。

分布式能源在配電網(wǎng)中的滲透率日益增加，給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了一些負(fù)面影響：光伏出力的波動(dòng)性、隨機(jī)性強(qiáng)將降低電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量；光伏電源逆變并網(wǎng)引起的電壓閃變、諧波污染和保護(hù)裝置失靈等危害給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大考驗(yàn)[6-8]；配電網(wǎng)中雙向潮流日益增加，需根據(jù)并網(wǎng)情況進(jìn)行改造。儲(chǔ)能一方面可將不穩(wěn)定的電能儲(chǔ)存并轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電能輸出；又可在不同的時(shí)間里儲(chǔ)放電能，從而提高能量的利用率。配置儲(chǔ)能的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可平抑光伏輸出功率的波動(dòng)。對(duì)電網(wǎng)而言減少了光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提升了配電網(wǎng)對(duì)分布式光伏發(fā)電的接納能力[9-10]；對(duì)用戶而言提高了光伏發(fā)電自用比例，增加了系統(tǒng)收益。未來(lái)分布式發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為我國(guó)分布式能源發(fā)展的主流模式[11-14]。

目前對(duì)于分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究主要集中在儲(chǔ)能優(yōu)化配置和控制策略等方面，對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和相關(guān)政策激勵(lì)研究較少。儲(chǔ)能系統(tǒng)的高昂成本抑制了投資者的積極性，近幾年來(lái)分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析引起了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的關(guān)注。文獻(xiàn)[15-16]分析了當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，指出分布式小容量?jī)?chǔ)能裝置相比單個(gè)大容量裝置，更易提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)[17]將用戶負(fù)荷聚類(lèi)分析，分別研究分布式光伏系統(tǒng)收益情況。安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效提高用戶的發(fā)電自用比例，提高項(xiàng)目收益。文獻(xiàn)[18]指出儲(chǔ)能成本是影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的重要因素。結(jié)合儲(chǔ)能技術(shù)性價(jià)比的提升和上網(wǎng)電價(jià)的調(diào)整，肯定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用前景。但在計(jì)算系統(tǒng)收益時(shí)，只考慮了投資者的收益而沒(méi)有考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)給電網(wǎng)帶來(lái)的整體效益。文獻(xiàn)[19]提出了一種評(píng)估儲(chǔ)能支撐分布式光伏接入價(jià)值的方法，分析得到儲(chǔ)能可減少高比例分布式光伏接入帶來(lái)的電網(wǎng)改造成本和限電損失，但尚不具經(jīng)濟(jì)性，沒(méi)有結(jié)合項(xiàng)目的收益構(gòu)成和國(guó)內(nèi)政策變化趨勢(shì)討論儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿?。文獻(xiàn)[20]結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)分析了不同用戶分布式光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，基于光伏組件成本和發(fā)電量補(bǔ)貼等因素對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響，為我國(guó)分布式光伏行業(yè)提出了相關(guān)建議，忽略了儲(chǔ)能裝置對(duì)系統(tǒng)的積極作用。

相關(guān)學(xué)者圍繞不同投資主體、運(yùn)營(yíng)模式等問(wèn)題對(duì)分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。但以往研究中，沒(méi)有綜合考慮配置儲(chǔ)能設(shè)備的分布式發(fā)電系統(tǒng)給社會(huì)帶來(lái)的整體效益，局限于項(xiàng)目對(duì)投資人產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值研究。突出了儲(chǔ)能高昂成本對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的不利影響，沒(méi)有分析分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)收益的構(gòu)成，挖掘系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿?。?duì)于促進(jìn)儲(chǔ)能裝置健康發(fā)展的激勵(lì)政策研究更是少之又少。

以某家庭用戶為研究對(duì)象，建立了分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效益評(píng)估模型?；陧?xiàng)目年收益、總利潤(rùn)和靜態(tài)投資回收期等指標(biāo)評(píng)價(jià)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，量化了系統(tǒng)的社會(huì)收益。通過(guò)實(shí)際算例，討論了儲(chǔ)能容量和儲(chǔ)能成本變化對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響，結(jié)合系統(tǒng)的收益構(gòu)成比重和未來(lái)政策、市場(chǎng)的變化趨勢(shì)，肯定了分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳?，分布式光伏?chǔ)能的發(fā)展還離不開(kāi)國(guó)家政策和激勵(lì)的引導(dǎo)扶持。結(jié)合國(guó)外可再生能源發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，從額外補(bǔ)貼自用電量、電價(jià)激勵(lì)和金融產(chǎn)品支持等方面提出了合理建議。

1 分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效益評(píng)估模型

1.1 光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)成本模型

1）系統(tǒng)初始投資費(fèi)用。

系統(tǒng)初始投資費(fèi)用由光伏發(fā)電系統(tǒng)投資費(fèi)用和儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)的投資費(fèi)用構(gòu)成。

2）設(shè)備維護(hù)總費(fèi)用。

式中：W為設(shè)備維護(hù)總費(fèi)用；為年維護(hù)費(fèi)用。

1.2 綜合收益模型

1.2.1 投資人收益模型

1）系統(tǒng)年發(fā)電量評(píng)估。

系統(tǒng)的發(fā)電量由系統(tǒng)裝機(jī)容量、年峰值日照小時(shí)和系統(tǒng)總效率決定：

其中：

2）系統(tǒng)年電費(fèi)收益。

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)電費(fèi)收益由節(jié)省電費(fèi)支出和上網(wǎng)賣(mài)電收入構(gòu)成，補(bǔ)貼和電費(fèi)按月結(jié)算：

其中：

3）政府補(bǔ)貼收益。

政府補(bǔ)貼收益為：

式中：2m表示第年政府補(bǔ)貼的年收益；T表示第年的度電補(bǔ)貼；1m表示國(guó)家度電補(bǔ)貼；2m表示第年省級(jí)度電補(bǔ)貼；3m表示第年市級(jí)度電補(bǔ)貼。

4）系統(tǒng)“低儲(chǔ)高放”年收益。

儲(chǔ)能裝置作為智能電網(wǎng)中的可控負(fù)荷，可在低谷時(shí)段充電，在高峰時(shí)段向電網(wǎng)放電。通過(guò)與電網(wǎng)企業(yè)簽訂合同，積極響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)度，可獲得一定收益。

式中：3m表示儲(chǔ)能裝置第年充放電年收益；DSmj表示第年的第日用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的可控負(fù)荷；peak、vallgy分別表示峰谷電價(jià)。

1.2.2 社會(huì)收益模型

1）延緩配電網(wǎng)改造的社會(huì)收益。

隨著分布式能源在配電網(wǎng)中滲透率的升高，雙向潮流逐漸增加，儲(chǔ)能減少了光伏并網(wǎng)給系統(tǒng)帶來(lái)的諧波污染、保護(hù)誤動(dòng)等危害，緩解了配電網(wǎng)改造壓力，延長(zhǎng)了配電網(wǎng)壽命周期。這部分效益可通過(guò)統(tǒng)計(jì)延緩改造的設(shè)備數(shù)量和成本計(jì)算。

式中：1表示延緩的配電網(wǎng)改造費(fèi)用；P表示配電線路、開(kāi)關(guān)、變壓器、計(jì)量表、線路保護(hù)等不同設(shè)備的建設(shè)規(guī)模；C表示單位設(shè)備的綜合造價(jià)；表示配電設(shè)備每年的改造數(shù)目。

2）減少系統(tǒng)備用成本的社會(huì)收益。

分布式光伏發(fā)電出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)需要在用電高峰，而光伏出力不足甚至為0時(shí)為用戶提供近等比例的備用容量。配置充足儲(chǔ)能容量的系統(tǒng)能大幅提高發(fā)電的自用比例，因儲(chǔ)能裝置而減少的配電網(wǎng)和常規(guī)機(jī)組的備用容量成本可視為系統(tǒng)的社會(huì)收益。

式中：2m表示系統(tǒng)第年減少的備用成本；Pm表示配電網(wǎng)第年減少為光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的備用容量；r表示常規(guī)機(jī)組單位容量的年發(fā)電收益。

1.3 綜合效益評(píng)估模型

1）系統(tǒng)總利潤(rùn)。

系統(tǒng)的總利潤(rùn)是節(jié)省的電費(fèi)支出、上網(wǎng)售電費(fèi)用和度電補(bǔ)貼與系統(tǒng)投資成本和維護(hù)費(fèi)用的差值：

式中為系統(tǒng)25 a全壽命周期內(nèi)產(chǎn)生的總利潤(rùn)。

2）社會(huì)總收益。

社會(huì)收益由配置儲(chǔ)能后的光伏發(fā)電系統(tǒng)給電網(wǎng)減少的備用容量成本和改造費(fèi)用組成：

式中為系統(tǒng)25a全壽命周期內(nèi)產(chǎn)生的社會(huì)總收益。

3）系統(tǒng)靜態(tài)投資回收期。

靜態(tài)投資回收期是在不考慮資金時(shí)間價(jià)值的條件下，以項(xiàng)目的凈收益回收其全部投資所需要的時(shí)間，項(xiàng)目投資回收期在一定程度上顯示了資本的周轉(zhuǎn)速度。資本周轉(zhuǎn)速度越快回收期越短，風(fēng)險(xiǎn)越小盈利越多。P表示系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期，有：

式中：表示累計(jì)凈現(xiàn)金流量第一次出現(xiàn)正值的年份；C表示第年初尚未回收的投資；A表示第年凈現(xiàn)金流量。

以投資人和社會(huì)為受益對(duì)象，構(gòu)建了分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效益模型。該模型從賣(mài)電、節(jié)省電費(fèi)、發(fā)電補(bǔ)貼和運(yùn)營(yíng)模式等方面構(gòu)建了系統(tǒng)的收益模型。通過(guò)研究?jī)?chǔ)能裝置對(duì)配電網(wǎng)改造和備用容量的積極影響，量化了項(xiàng)目的社會(huì)整體收益。值得注意的是，這里的社會(huì)收益是相對(duì)于無(wú)儲(chǔ)能裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)而言的，儲(chǔ)能裝置增加了電力系統(tǒng)對(duì)分布式光伏發(fā)電的接納能力。最后構(gòu)建了項(xiàng)目的總利潤(rùn)、社會(huì)總收益和靜態(tài)投資回收期模型來(lái)評(píng)價(jià)分布式光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2 算例與結(jié)果分析

2.1 用戶系統(tǒng)概況

以北京市年用電量6000kW×h的某家庭用戶為研究對(duì)象，北京居民用戶采用階梯3檔電價(jià)：0~240(kW×h)/月，0.48元/(kW×h)；241~400(kW×h)/月，0.53元/(kW×h)；401(kW×h)/月以上，0.78元/(kW×h)。根據(jù)2013年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，我國(guó)分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼為0.42元/(kW×h)；《北京市分布式光伏發(fā)電獎(jiǎng)勵(lì)資金管理辦法》中明確了北京市的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目補(bǔ)貼為0.3元/(kW×h)，持續(xù)補(bǔ)貼5a。

2.2 光伏裝機(jī)和出力預(yù)測(cè)

圖1給出了夏季某日系統(tǒng)的輸出功率和用戶的用電負(fù)荷情況。通過(guò)分析出力和負(fù)荷曲線，光伏出力高于用戶負(fù)荷的部分約占全部發(fā)電的45%左右，即不安裝儲(chǔ)能的系統(tǒng)發(fā)電上網(wǎng)比例=45%。

圖1 北京市某用戶日光伏出力和用電負(fù)荷曲線

2.3 儲(chǔ)能裝置選擇

儲(chǔ)能技術(shù)主要有電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等。本文選擇了具有無(wú)污染、安全性高、低成本和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)的水鈉電池，是電化學(xué)儲(chǔ)能中的一類(lèi)。水鈉電池市場(chǎng)價(jià)格是2000元/(kW×h)，即E=2000，壽命在15 a左右。由于北京市未出臺(tái)儲(chǔ)能裝置相關(guān)的上網(wǎng)電價(jià)，算例中不討論儲(chǔ)能參與需求側(cè)響應(yīng)獲得的收益。

2.4 項(xiàng)目全壽命周期經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)測(cè)

家庭用戶系統(tǒng)的儲(chǔ)能額定容量分別取0，2，4，6kW×h進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)測(cè)[16]，結(jié)果見(jiàn)表1。配置不同容量?jī)?chǔ)能的系統(tǒng)發(fā)電自用比例、投資總成本、各項(xiàng)收益指標(biāo)和靜態(tài)投資回收期呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。

2.5 結(jié)果分析討論

隨著系統(tǒng)配置儲(chǔ)能容量的增加，光伏發(fā)電上網(wǎng)比例明顯降低，項(xiàng)目總成本大幅增加，當(dāng)容量為6kW×h系統(tǒng)發(fā)電可實(shí)現(xiàn)100%自用。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的收益主要由度電補(bǔ)貼、節(jié)省電費(fèi)支出和賣(mài)電收益構(gòu)成，其中系統(tǒng)節(jié)省電費(fèi)收益和賣(mài)電收益受儲(chǔ)能容量影響明顯。隨系統(tǒng)效率的衰減和補(bǔ)貼的年限變化，項(xiàng)目年凈收益曲線如圖2所示。

表1 光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)預(yù)測(cè)

圖2 配置不同容量?jī)?chǔ)能項(xiàng)目全壽命周期年凈收益

由圖2可見(jiàn)，用戶的自用電價(jià)高于上網(wǎng)電價(jià)，由此可知，儲(chǔ)能系統(tǒng)增加了項(xiàng)目的年收益。

還應(yīng)注意到的是，節(jié)省電費(fèi)收益占項(xiàng)目總收益的比重不斷增加，也就是說(shuō)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性對(duì)補(bǔ)貼電價(jià)和上網(wǎng)電價(jià)的依賴越來(lái)越小。伴隨分布式光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和成熟，國(guó)家將下調(diào)光伏并網(wǎng)電價(jià)和度電補(bǔ)貼，相比無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，含儲(chǔ)能的系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性受其影響小，對(duì)投資者更具吸引力。

如圖3所示，盡管收益率在不斷增加，但儲(chǔ)能的高昂成本減少了項(xiàng)目的總利潤(rùn)，延長(zhǎng)了項(xiàng)目的靜態(tài)投資回收期，這說(shuō)明儲(chǔ)能的成本是限制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的主要因素。下面將討論儲(chǔ)能成本變化對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響。

隨著儲(chǔ)能電池技術(shù)的不斷提升和電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，儲(chǔ)能將實(shí)現(xiàn)規(guī)模化批量生產(chǎn)，成本不斷下降，并在市場(chǎng)應(yīng)用中獲得更高的基礎(chǔ)價(jià)值[21-23]。以水鈉電池為例，圖4、5分別為儲(chǔ)能單位容量成本對(duì)項(xiàng)目投資回收期和總利潤(rùn)的影響。

儲(chǔ)能成本對(duì)項(xiàng)目的總利潤(rùn)和靜態(tài)投資回收期影響顯著，當(dāng)儲(chǔ)能成本下降到1000元/(kW×h)時(shí)，6kW系統(tǒng)的總利潤(rùn)可達(dá)到54500元左右，靜態(tài)投資回收期可達(dá)到8 a，無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目的優(yōu)越性逐漸消失。最后，通過(guò)分析項(xiàng)目對(duì)配電網(wǎng)改造和備用成本的積極作用，量化了項(xiàng)目產(chǎn)生的社會(huì)收益。

圖3 配置不同容量?jī)?chǔ)能項(xiàng)目的靜態(tài)回收期

圖4 儲(chǔ)能成本對(duì)項(xiàng)目總利潤(rùn)的影響

圖5 儲(chǔ)能成本對(duì)項(xiàng)目回收期影響

本項(xiàng)目針對(duì)某家庭用戶，裝機(jī)容量小，系統(tǒng)產(chǎn)生的社會(huì)效益不直觀。隨著社區(qū)和工商企業(yè)等大容量裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，將給電網(wǎng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。系統(tǒng)的受益者不再只是投資者，而是全社會(huì)。

3 政策激勵(lì)研究

分布式光伏入網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，光伏上網(wǎng)電價(jià)導(dǎo)致國(guó)家用電價(jià)格上漲，配電網(wǎng)雙向潮流增多給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大壓力。儲(chǔ)能與分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合能最大程度實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的就地消納，減少光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提升配電網(wǎng)側(cè)可再生能源的消納能力。國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合下發(fā)了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的首個(gè)指導(dǎo)性政策——《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了儲(chǔ)能發(fā)展對(duì)電力市場(chǎng)建設(shè)的重要意義，為中國(guó)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)指明了發(fā)展方向。

目前，分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚未成熟，光伏元件和儲(chǔ)能元件的成本較高，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性對(duì)政策補(bǔ)貼的依賴較大，需要政府的大力支持和正確引導(dǎo)，才能促進(jìn)我國(guó)可再生能源的健康發(fā)展。德國(guó)和美國(guó)是全世界新能源發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的標(biāo)桿國(guó)家，在德國(guó)95%的可再生能源都是以分布式的形式接入電網(wǎng)的。本文在充分研究德國(guó)和美國(guó)分布式項(xiàng)目的補(bǔ)貼和激勵(lì)政策的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)國(guó)情提出一些政策激勵(lì)建議。

1）額外補(bǔ)貼分布式發(fā)電系統(tǒng)自用電量。

用戶通過(guò)安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)或合理設(shè)置光伏裝機(jī)容量來(lái)提高光伏發(fā)電的自用比例，可減少不穩(wěn)定的可再生能源入網(wǎng)，為整個(gè)電力系統(tǒng)乃至全社會(huì)創(chuàng)造效益。如：延緩或降低配電網(wǎng)改造費(fèi)用的投入；減少電網(wǎng)備用容量成本；延長(zhǎng)電網(wǎng)元件的使用壽命。

電網(wǎng)按照用戶的自用電比例對(duì)用戶進(jìn)行額外補(bǔ)貼，提高用戶收益，引導(dǎo)用戶安裝儲(chǔ)能裝置或確定合適的裝機(jī)容量。這部分額外補(bǔ)貼可看作是將減少光伏入網(wǎng)所帶來(lái)的社會(huì)效益回饋給用戶，可彌補(bǔ)儲(chǔ)能成本給項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)的不利影響。這將為分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)注入新動(dòng)力。

2）采用差異化和逐年遞減的上網(wǎng)電價(jià)。

用電電價(jià)、裝機(jī)容量和所在地區(qū)光照資源等因素都會(huì)對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響?？紤]不同區(qū)域、不同裝機(jī)容量和項(xiàng)目建設(shè)難易程度，采用差異化的上網(wǎng)電價(jià)可以增加不同投資主體的積極性，縮小收益差距，促進(jìn)分布式光伏建設(shè)的多元化投資和健康發(fā)展。

隨著分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的規(guī)?；?，不斷調(diào)整光伏上網(wǎng)電價(jià)，一方面可激勵(lì)用戶加裝儲(chǔ)能設(shè)備，主動(dòng)增加發(fā)電自用比例，減少光伏發(fā)電上網(wǎng)；另一方面可促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，降低發(fā)電成本，加快光伏競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。

3）鼓勵(lì)儲(chǔ)能用戶參與配電網(wǎng)側(cè)需求側(cè)響應(yīng)。

需求側(cè)響應(yīng)是未來(lái)保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。儲(chǔ)能可通過(guò)制定不同充放電策略，平滑負(fù)荷曲線，將是配電網(wǎng)中可控負(fù)荷的重要組成。

需求側(cè)響應(yīng)主要有價(jià)格和激勵(lì)2種響應(yīng)方式。國(guó)家多地區(qū)實(shí)行的峰谷電價(jià)，引導(dǎo)配置分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的用戶可選擇“高儲(chǔ)低放”的運(yùn)營(yíng)策略，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的移峰填谷；電網(wǎng)企業(yè)可與用戶簽訂響應(yīng)協(xié)議，將用戶按照響應(yīng)時(shí)間和電量聚合分類(lèi)，并給予用戶相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)。儲(chǔ)能裝置參與電網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)不僅有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還能為投資分布式發(fā)電的用戶帶來(lái)額外收益。

4）探索創(chuàng)新金融產(chǎn)品。

目前分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的推進(jìn)不僅需要補(bǔ)貼的支持，還需要融資上的優(yōu)惠。鼓勵(lì)銀行、產(chǎn)業(yè)投資基金、信托等金融機(jī)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目提供優(yōu)惠貸款；根據(jù)用戶的自身情況，探索以發(fā)電收益為抵押的貸款模式。近幾年國(guó)內(nèi)節(jié)能服務(wù)公司數(shù)量不斷增加，鼓勵(lì)采用合同能源管理模式建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，由專(zhuān)業(yè)知識(shí)豐富的節(jié)能服務(wù)公司包攬投資、裝機(jī)和運(yùn)維等一系列服務(wù)，降低用戶的融資風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)雙贏。

4 結(jié)論

1）建立了分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命周期綜合效益評(píng)估模型，結(jié)合儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)的積極作用，量化項(xiàng)目的社會(huì)效益，肯定了儲(chǔ)能的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展的必要性。

2）通過(guò)典型算例仿真，分析比較了不同儲(chǔ)能配置情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本收益情況，并進(jìn)行了評(píng)估分析，得出結(jié)論包括：系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)光伏上網(wǎng)電價(jià)和度電補(bǔ)貼的依賴隨儲(chǔ)能容量的增加逐漸降低，儲(chǔ)能成本是影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一，但在儲(chǔ)能達(dá)到批量生產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)的總利潤(rùn)和投資回收期可與無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)持平。

3）提出了對(duì)分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的政策激勵(lì)措施，當(dāng)前分布式光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目的發(fā)展仍需國(guó)家的政策和激勵(lì)扶持，尤其是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的鼓勵(lì)推廣。結(jié)合國(guó)外可再生能源的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，從社會(huì)效益回饋用戶、電價(jià)激勵(lì)和金融支持等方面，對(duì)分布式光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)展提出了建議。

隨著光伏和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，儲(chǔ)能成本、光伏上網(wǎng)電價(jià)和補(bǔ)貼政策都將不斷調(diào)整，低成本無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸消失。

[1] 王斯成．分布式光伏發(fā)電政策現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．太陽(yáng)能，2013(8)：8-19．

[2] 丁蕓，林韻．我國(guó)分布式光伏發(fā)電的困境分析與發(fā)展對(duì)策研究[J]．資源與產(chǎn)業(yè)，2015，17(3)：51-55．

[3] 皮薇．全壽命周期的分布式光伏發(fā)電的成本—效益研究[D]．保定：華北電力大學(xué)，2015．

[4] 蘇劍，周莉梅，李蕊．分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的成本/效益分析[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33(34)：50-56．

[5] 劉維亮，范云其，李峰，等．并網(wǎng)方式對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目成本與收益的影響[J]．浙江電力，2016，35(11)：23-26，49．

[6] 趙雪源．含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估[D]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2015．

[7] 毛彥力，樸在林，胡博，等．分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布影響的研究[J]．中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2015，36(6)：244-247，252．

[8] 陳黎軍．分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)安全的影響分析[J]．電力安全技術(shù)，2014，16(8)：13-17．

[9] 李建林，馬會(huì)萌，袁曉冬，等．規(guī)?；植际絻?chǔ)能的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究綜述[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2017，41(10)：3365-3375．

[10] 吳杰，溫晨陽(yáng)，李珊，等．基于分時(shí)電價(jià)的光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置[J]．電工電能新技術(shù)，2018，37(1)：23-30．

[11] 吳建輝，孫利鵬．江蘇省分布式光伏市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)和發(fā)展建議[J]．發(fā)電與空調(diào)，2016，37(6)：11-15．

[12] 葉衛(wèi)國(guó)．試論家庭分布式儲(chǔ)能的發(fā)展前景[J]．儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2014，3(4)：410-415．

[13] Jayasekara N，Wolfs P，Masoum M A S. An optimal management strategy for distributed storages in distribution networks with high penetrations of PV [J]．Electric Power Systems Research，2014，116(11)：147-157．

[14] 應(yīng)光偉，范煒．我國(guó)發(fā)展分布式能源的對(duì)策解析[J]．發(fā)電與空調(diào)，2012，33(4)：5-8．

[15] 李建林，馬會(huì)萌，惠東．儲(chǔ)能技術(shù)融合分布式可再生能源的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31(14)：1-10，20．

[16] 葉季蕾，薛金花，王偉，等．儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J]．中國(guó)電力，2014，47(3)：1-5．

[17] 孫波，廖強(qiáng)強(qiáng)，劉宇，等．分布式光伏儲(chǔ)能電池混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析[J]．電力建設(shè)，2016，37(8)：102-107．

[18] 呂雙輝，蔡聲霞，王守相．分布式光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估及發(fā)展建議[J]．中國(guó)電力，2015，48(2)：139-144．

[19] 黃碧斌，李瓊慧．儲(chǔ)能支撐大規(guī)模分布式光伏接入的價(jià)值評(píng)估[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36(6)：88-93．

[20] 呂雙輝．分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析與政策研究[D]．天津：天津大學(xué)，2014．

[21] 吳小剛，劉宗歧，田立亭，等．獨(dú)立光伏系統(tǒng)光儲(chǔ)容量?jī)?yōu)化配置方法[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2014，38(5)：1271-1276．

[22] 李允超，宋華偉，馬洪濤，等．儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J]．發(fā)電與空調(diào)，2017，38(4)：56-61．

[23] 馮曉裕，司新放，程俊翔，等．分布式儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J]．電氣開(kāi)關(guān)，2017(6)：5-7，42．

(責(zé)任編輯 車(chē)德競(jìng))

Comprehensive Benefit Assessment and Incentive Mechanism of Distributed Photovoltaic Energy Storage System

DENG Xinyi, AI Xin

(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University), Changping District, Beijing 102206, China)

The penetration of distributed energy in the distribution network is increasing, which has caused great pressure to the power grid. The combination of energy storage and distributed generation system can reduce unstable electric energy into the network, reduce the impact of photovoltaic power on the power grid and improve the capacity to accept new energy. In view of the necessity of energy storage and the economic problems of projects, acomprehensive life cycle assessment model was established. This method studies the economy of the system from the aspects of project cost, annual income, total profit, static investment recovery period, and evaluates the social benefits of the project. The example shows that the utilization of power generation is high, the annual net income increases obviously, and its economy is less dependent on the electricity price and the degree of electricity subsidies. With the development of photovoltaic and energy storage, systems without energy storage will no longer have economic advantages, and the photovoltaic energy storage system has greater potential for development. Finally, combined with the experience in foreign countries, suggestions are put forward from the benefit feedback, electricity price incentives and financial support, so as to promote the healthy development of distributed photovoltaic industry.

distributed photovoltaic energy storage system; life-cycle; comprehensive benefit; storage cost; benefit feedback

2017-12-10。

鄧忻依(1994)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)及微網(wǎng)，dxy199488@163.com；艾欣(1964)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)及微網(wǎng)。

10.12096/j.2096-4528.pgt.2018.005

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0900500)；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(3182037)。

Project Supported by National Key Research and Development Program of China (2016YFB0900500); Beijing Natural Science Foundation (3182037).