2017-09-12 | 编辑:faye 1782 浏览人次

分布式光伏如何融合储能、多能互补、微电网实现多方互赢?

分布式光伏电站规模的爆发从2017年上半年的数据中可窥一二,随着分布式光伏装机规模的扩大,与电网的矛盾共生特点也开始凸显。
 
北控清洁能源执行总裁王野指出,分布式光伏在近两年有了爆发式增长趋势,但与地面光伏系统相比占比仍然很低,我国可利用屋顶面积仅开发1%左右,理论上分布式光伏具有广阔的前景。一方面分布式光伏可就近消纳,减少因远距离输电造成的电能损耗,并且充分利用居民、厂房、商业建筑等屋顶资源,另一方面分布式光伏自身规模小、数量多、地理上分散、功率随机波动的特点也导致了其“不可见”、不可调度、管理上难度非常大,同时,由于分布式光伏对电网有强依赖性,会对电网稳定性造成不良的影响,由此分布式发电在电网中的容量不可能太高。所以,在分布式光伏规模快速扩张的情况下,如何将其通过储能、多能互补以及微电网等利好政策下互相补充融合,以此规避其波动性大、不稳定的特点,促进分布式长期可持续性发展,并且使得投资企业获得可观的收益,正是目前多家电力投资企业不断探索的方向之一。
 
 
本文根据北控清洁能源执行总裁王野演讲实录整理,着重对分布式光伏未来发展的趋势以及与储能结合在多能互补、微电网等大电网环境下如何实现最优利用进行探讨与解析。
 
分布式+储能成市场新宠,经济性仍待解决
 
对于投资者来说,分布式光伏收益的不确定性仍是最重要的问题之一。首先,自发自用比例不确定,在目前的并网电价机制下,分布式光伏“自发自用”的经济性要,但是由于光伏发电的随机性,自发自用的比例难以准确估算,难以合理计算投资回报率;其次是补贴和上网电价政策的变化;第三,电费结算困难。目前国家补贴承诺20年,但地方补贴大多具有时效性,在未来补贴政策收紧是可以预见的,标杆电价、分布式补贴下调、电费结算困难将直接影响未来分布式光伏投资者的利益。
 
另一方面,从分布式光伏与电网的关系看,电网的接纳能力游戏那,一般电网要求接入容量不大于上级变压器容量的15-30%。这是电网为了保障自身运行安全提出的一个统一的保障限制,并不是大于30%就一定不安全,这取决于各个区域内的实际负荷情况。但可以肯定的是,分布式光伏穿透率的提高会给电力系统带来一些列的挑战,需要通过增加电力系统的中备用电源投入,改变和完善配电网系统的运行和保护机制等来维持稳定,这对电网来说,分布式光伏的大量接入会对其造成一定的负担。
 
从当前的情况分析,国网能源研究所新能源所所长李琼慧认为,接入大电网是分布式光伏的主要应用模式。依托大电网提供运行支撑和经营服务,才能充分发挥技术经济优势,实现快速发展。
 
那么如何既能够规避分布式光伏自身的弱点,又可以保持其经济性?王野认为,随着蓄电池技术商业化的步伐加快,促使蓄电池储能系统性能提高、使用成本快速下降,分布式光伏+储能正成为市场的新宠。
 
 
以上海市工商业用户电价为例:非夏季时的峰谷电价差0.814元/kWh,夏季时的峰谷电价差0.914元/kWh,如光伏全部自发自用,则光伏+储能的投资收益为投资收益=自用部分电费+上网电费+光伏补贴+峰谷电价差。
 
 
一方面,可以提高光伏发电的自发自用比例,通过削峰填谷获取电价套利,提供备用电与不间断供电,平抑光伏发电波动,缓解光伏发电对电网的影响,也具备一定程度的削峰填谷作用;但另一方面,系统的收益仍然依赖于电网电价,存在电费结算问题,光伏、负荷具有受季节特性影响大,固定储能容量的投资难以获得稳定的回报和高经济性。因此,根据系统成本、气象资源、电价成本等进行多种分布式发电的投资组合,可以进一步提高能源效率和经济性。
 
优化方案:多能互补&微电网与能源管理的互赢模式
 
论坛上,王野介绍道,目前从国际角度到国家层面,都在不断的发布相关政策,布置相关的投资,引导新能源的推广和微电网的建设。微电网从单一光伏+储能,转变为多种能源的互补,通过有效的能量管理控制可以提高电网运行的稳定性并增加经济性,但是微电网的运行控制充满挑战,在整个微网里面除了光伏发电,有储能还有风力发电,有的地方还有微电上可以加上燃气发电,或者加上一个柴油机发电。并且它的电流源、电力电子变流器,同步发电机,而且电源数量多,单机容量小,地理上分散,发电功率波动、负荷变化、储能差异。
 
而要解决上述问题,可以从三个方面入手。第一是优化设计和合理喷配置,善用不同地电源的特性,这也是最重要的一点。举例来说,如果要让微网系统稳定,可能要用锂电池,如果达到大冗余的储存的话,需要加铅碳蓄电池,但目前铅碳蓄电池的造价差不多是一倍以上,在同一个电网全部用,这样的造价投资商接受不了;第二是混合储能和科学的搭配,精控储能充放特性这个非常重要,而电池的寿命是非常重要的一件事情,这么多电池并联串联在一起如何保证其一致性是非常关键的一点。第三是平抑波动,平衡功率,能量实时智能管控,增强系统的弹性,提高可再生能源的穿透率,提高供电可靠性。
 
同时,多能互补核心之一是储能,要解决发电功率和负荷功率之间的不匹配,不同类型电源响应时间之间的不匹配,是多能互补必须要考虑的两个问题。
 
微电网还有一个最大的特点就是要维持电网的稳定性以及可靠性,整个系统的波动是等不到在某一个电池放完之后进行充的,也许正在充的过程中间,突然就掉下来了,这个时候要维持电网的稳定性,就要马上去放电,控制策略非常重要。
 
 
所以,微电网中储能系统选择考虑两个方面,一个是系统的需求,包括功率需求+能量需求,另一个是经济性,即初始投资成本+运行使用成本。为什么提到运行使用成本?电池在使用过程中,如果管理不好,它是很容易坏的,同样一组电池,在不同地控制策略的情况下,它的整个使用寿命可能50%都做不到,所以整个在过程中间,怎么进行实时管理非常重要。
 
系统层面进行能效和运行成本优化的功率调度和能量管理,智能化的维护性充放电管理,维持蓄电池的健康状况。一个储能系统可能选择两种类型的电池,要维护系统的稳定性,怎么能保持整个电池系统的一致性,怎么延长电池的寿命来降低投资成本是很重要的。
 
微电网的核心之二是能量管理系统,从微电网内部来看,微电网相当于大量电力电子接口的小型电力系统,具有完整的发配电及控制和保护功能,实现了对内部所有分布式电源之间的功率和能量优化调度,具备完全自治能力和独立运行能力;从大电网的角度看微电网是一个受控的整体,相当于配电网中一个可控、可调度的负荷或发电源,这个可调度是非常重要的。
 
从三个层面来EMS管理,第一个是稳定性的控制策略,第一要稳定,第二要做到经济性的运行策略,就是这个电网要能赚钱。第三个最优化的运行控制,这里面有用户特性,资源季节性的特性,历史运行数据库,要不断地持续优化控制策略形成自学习的系统。
 
单个的微电网,它的稳定性、可靠性是有限的,而区域能源管理平台可实现对多个微电网的运行控制,建立多微电网间的竞价机制,提高电力系统的稳定性、用能的经济性,同时提高可再生能源比例,实现电力交易和能源交易。在这样的环节里,电量因为过剩就自动进行交换,自己进行能源交易,是将来的一个发展方向。
 
 
王野强调,能源的交换内部的交换是通过价优化利用的,可再生能源如果想替代传统能源,最重要一点是一定要变成可靠、可控的。
 
原文来源:光伏们

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