中國大唐集團新能源科學技術(shù)研究院有限公司 ■ 李芮

0 引言

可再生能源作為發(fā)展清潔低碳能源的主攻方向，已成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革、實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的源動力。截至2017年，我國可再生能源消費占比達11.7%，已超過全球可再生能源發(fā)展水平。在諸多可再生能源中，光伏發(fā)電作為一種重要的利用方式，近年來在國內(nèi)得到了大力發(fā)展[1]。其中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種新型環(huán)保電源，能充分利用民宅、廠房、樓宇等相對分散的場地進行安裝，相較于集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其具有發(fā)電模塊設計靈活、可就地消納、投資回收期短等特點[2]。目前，由于集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)存在土地供應緊張、遠距離輸送能力有限、棄光限電現(xiàn)象突顯的問題，為有效解決規(guī)?；胁⒕W(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與用戶負載之間存在的不對稱、不平衡現(xiàn)象，加大分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展力度意義深遠。

1 分布式光伏的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

自2008 年大型光伏電站特許權(quán)招標政策在我國開始實施，一直到2011年光伏電站上網(wǎng)優(yōu)惠電價政策的出臺[3]，這些政策為我國在光資源充足、建設面積約束性小的西部地區(qū)建造規(guī)?；笮偷孛婀夥娬咎峁┝擞欣?，從而也確立了大規(guī)模光伏電站在光伏市場中的主體地位。分布式光伏主要是在我國東部地區(qū)逐步發(fā)展起來的，其真正的規(guī)?；瘧脛t是從2009年“金太陽示范工程”和“光電建筑應用”的實施開始[4]。經(jīng)過連續(xù)5年的發(fā)展，截至2014年底，我國分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)(包括離網(wǎng)光伏)的累計裝機量為 5 GW，僅占全國光伏發(fā)電系統(tǒng)累計裝機量的17.62%[4]。

隨著西部地區(qū)土地資源日趨緊張，用電負荷低、消納能力差導致棄光限電問題凸顯，再加上光伏發(fā)電具有波動性，不利于大規(guī)模輸送， 因此，國家能源局于2013年調(diào)整了光伏發(fā)展戰(zhàn)略，著力發(fā)展分布式光伏，提出“到2020 年分布式光伏裝機量達100 GW，裝機量占比達56%”的目標，預計將超過大型地面光伏電站[5-6]。圖1為2015年與2020年我國光伏裝機量對比圖。

圖1 2015年與2020年我國光伏裝機量目標對比圖

2 分布式光伏發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

隨著國內(nèi)可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其發(fā)電量占比不斷提升，與此同時，可再生能源電價補貼資金的需求量也在迅猛增長。截至2017年底，可再生能源發(fā)電補貼缺口累計達到1127億元，其中，光伏補貼缺口為455億元(占比約為40%)，且呈逐年擴大趨勢[7]。

2016 年底，國內(nèi)各類 “十三五”發(fā)展規(guī)劃相繼頒布，其中，《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《太陽能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確指出要進一步降低光伏發(fā)電成本、實現(xiàn)平價上網(wǎng)，并推出了補貼退坡計劃。這表明降低發(fā)電成本、減少補貼依賴已成為光伏行業(yè)發(fā)展的方向，實現(xiàn)平價上網(wǎng)已是大勢所趨。但在實際操作過程中，光伏發(fā)電補貼退坡直至完全退出市場還面臨一系列問題和諸多挑戰(zhàn)。從以往經(jīng)驗來看，光伏發(fā)電成本變化和電價調(diào)整之間普遍存在電價水平降低滯后于成本下降的情況，因此，預計到2020 年光伏項目電價才可能與電網(wǎng)銷售電價相當。

2018年5 月，國家發(fā)展和改革委、財政部、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》(發(fā)改能源［2018］823號)中提出：2018年6月1日及以后新投運的采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式的分布式光伏發(fā)電項目，全電量補貼標準調(diào)整為0.32元/kWh(含稅)[8]。與2017年年底的政策相比，調(diào)整后的價格又降低了0.05元。同時，由于煤電電價持續(xù)低位，全額上網(wǎng)型工商業(yè)分布式光伏項目的經(jīng)濟收益也將進一步降低。

目前全國分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本平均約為5元/W，具體造價情況如表1所示。補貼下降至0.32元/kWh后，若想保持原有收益率，系統(tǒng)造價成本要下降0.191元/W；若要實現(xiàn)平價上網(wǎng)，則系統(tǒng)造價成本需要下降1.3元/W左右，也就是要達到3.7元/W的水平。這意味著光伏組件、逆變器、BOS的價格需分別下降0.8、0.1、0.4元/W左右[9]。

表1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)造價明細表

與此同時，光伏發(fā)電的發(fā)展重點從擴大規(guī)模轉(zhuǎn)變?yōu)樘豳|(zhì)增效、推進技術(shù)進步，嚴格控制發(fā)展規(guī)模也成為國家推動行業(yè)有序發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。在《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》中，要求分布式光伏發(fā)電項目也要納入國家認可的規(guī)模管理范圍內(nèi)，其中明確表明“2018年安排1000萬kW左右規(guī)模用于支持分布式光伏項目建設”。值得注意的是，僅2018年第一季度，分布式光伏新增裝機量就已達到769萬kW，1000萬kW的指標已用近八成。截至目前，至于2019年的分布式光伏規(guī)模指標是多少，目前還是未知數(shù)。

3 分布式光伏未來發(fā)展模式探究

面對補貼退坡、嚴控規(guī)模的行業(yè)現(xiàn)狀，探索發(fā)展路徑、創(chuàng)新發(fā)展模式已成為分布式光伏未來發(fā)展的關(guān)鍵所在。

依照國家規(guī)定，目前只有4種形式的光伏發(fā)電項目不受指標限制：1)小于50 kW的戶用光伏；2)小于6 MW且上網(wǎng)電量不超過50%的分布式光伏電站；3)大于6 MW、小于20 MW且全部自用的分布式光伏電站；4)參與電力市場化交易的項目。由此可見，對于“踩下剎車”的分布式光伏規(guī)模指標而言，未來分布式光伏具有裝機量小、“自發(fā)自用”比例高的特點，而且能夠參與市場交易的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的競爭力將大幅提高。

近年來，除戶用系統(tǒng)外，多數(shù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)均建在有一定用電負荷的工商業(yè)園區(qū)內(nèi)，通常利用工業(yè)廠房屋頂或園區(qū)內(nèi)的空地搭建，裝機量從kW級到MW級不等。但由于光伏發(fā)電系統(tǒng)夜間不能發(fā)電，且其隨氣候變化的波動性較強，因此，其不能保障持續(xù)可靠的電力輸出[10]。若為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)配備一定容量的儲能，不僅可在夜間為園區(qū)提供電能，減少從外部電網(wǎng)購電的比例，還能減少白天光伏發(fā)電系統(tǒng)的波動問題，可根據(jù)用電負荷實際情況進行削峰填谷，提高“自發(fā)自用”電量的比例，提高項目投資收益率[10]。圖2、圖3分別為加入儲能前、后負荷的需求容量及負荷的缺電率對此情況。

圖2 加入儲能前、后負荷的需求容量對比情況

圖3 加入儲能前、后負荷的缺電率對比情況

此外，利用太陽能的熱效應，增加集熱、換熱和儲熱系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏發(fā)電、供熱一體化，也是提高項目投資收益的有效途徑。

在配備儲能設備的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，若光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力大于所需的用電負荷，也可積極參與市場化交易，利用峰谷電價差進行盈利。表2為各類資源區(qū)電價表，由表2可知，在光伏時段電價中，Ⅲ類資源區(qū)的企業(yè)日常用電成本最高，一般工商業(yè)用電價格為0.8739元/kWh，大工業(yè)用電價格為0.7572元/kWh；Ⅱ類資源區(qū)的一般工商業(yè)峰谷電價差最高，為0.7070元/kWh，Ⅲ類資源區(qū)的大工業(yè)峰谷電價差最高，為0.6385元/kWh。由于一般工商業(yè)的用電價格較高，故采用此類峰谷電價更適合套利。經(jīng)測算，目前增加儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)所投入的運營成本正在以每年15%的速度下降[11-13]。因此，高效率、低成本的儲能將是未來分布式光伏實現(xiàn)平價上網(wǎng)的重大推動因素。

表2 各類資源區(qū)電價表 (單位：元/kWh)

此外，可考慮在工商業(yè)園區(qū)內(nèi)配備一定數(shù)量的直流和交流充、換電樁，搭建光伏電動汽車充、換電站，如圖4所示。系統(tǒng)可采取“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的分布式光伏并網(wǎng)模式，白天光伏所發(fā)電力直接通過直流充電樁給電動汽車充電，無需換流器變換；當用電負荷較低時，多余電量可供給儲能電池組，也可經(jīng)雙向換流器并網(wǎng)送出。夜間充電時，主要由電網(wǎng)供電。同時，儲能電池組可在連續(xù)陰雨天、電網(wǎng)斷電時供電。這種模式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能源的高效利用，還可以為分布式光伏發(fā)電項目增加充電電費、服務費和停車費等收入[14-15]。

圖4 光伏電動汽車充、換電站方案示意圖

4 結(jié)論

在資源緊張、棄光限電的大背景下，分布式光伏得以快速發(fā)展。但近兩年來由于增長勢頭過猛，產(chǎn)生了與電網(wǎng)發(fā)展不協(xié)調(diào)及可再生能源補貼缺口持續(xù)加大等問題，分布式光伏也面臨嚴控規(guī)模和補貼退坡的挑戰(zhàn)。本文對我國分布式光伏的發(fā)展現(xiàn)狀、前景及面臨的挑戰(zhàn)進行了分析，在國家不斷降低分布式光伏發(fā)電項目補貼，以及持續(xù)深化分布式光伏市場化交易的政策環(huán)境下，通過增加儲能、熱利用、充換電等系統(tǒng)，豐富和完善分布式光伏項目的技術(shù)模式、商業(yè)模式和運行模式，是促進產(chǎn)業(yè)持續(xù)向好發(fā)展的必由之路。