2.2 分布式光伏發(fā)電

分布式發(fā)電系統(tǒng)是在用電負(fù)荷側(cè)安裝的發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏在我國可以表現(xiàn)為如下三種類型：①在單位內(nèi)網(wǎng)接入的光伏發(fā)電系統(tǒng)（從電網(wǎng)角度看，一個(gè)單位的內(nèi)網(wǎng)，就是一個(gè)單位“負(fù)荷”），電壓等級(jí)可以是低壓電網(wǎng)（220V/380V），也可以是中壓內(nèi)網(wǎng)電網(wǎng)（10kV/35kV）；②在低壓電網(wǎng)（220V/380V）用戶用電電表負(fù)荷側(cè)接入的光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”項(xiàng)目；③在用戶用電電表低壓公共配電網(wǎng)側(cè)接入的光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于“全額上網(wǎng)”項(xiàng)目。

分布式光伏不同于集中式光伏電站，它的調(diào)整、控制權(quán)在分布式發(fā)電系統(tǒng)本身。分布式光伏可以有“全額上網(wǎng)”、“全部自用”和“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”三種運(yùn)行方式，以及“凈電量計(jì)量”和“雙向計(jì)量，雙向結(jié)算” 2種收費(fèi)方式，而集中式光伏電站只有全額上網(wǎng)，單向售電一種模式；分布式光伏在高滲透率情況下會(huì)發(fā)生“逆功率流”現(xiàn)象，還有主動(dòng)和被動(dòng)“孤島”運(yùn)行，而光伏電站沒有；對(duì)于“自發(fā)自用”的光伏項(xiàng)目，為了保證收益，必須進(jìn)行光伏發(fā)電的日分布曲線與負(fù)荷曲線匹配特性的評(píng)估，而光伏電站不必做這樣的評(píng)估�？傊�，在分析分布式光伏的收益情況、滲透率和消納問題時(shí)，要比分析集中式光伏電站更為復(fù)雜。

分析分布式光伏的消納問題，必須弄清楚2件事：第一，進(jìn)入平價(jià)時(shí)代后，分布式光伏的盈利點(diǎn)在哪里？是否具備規(guī)�；�發(fā)展的商業(yè)基礎(chǔ)？第二，在規(guī)�；�發(fā)展具備條件的前提下，配電網(wǎng)能夠接受多高的光伏滲透率？高比例分布式光伏是否會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅？

2.2.1 分布式光伏市場(chǎng)潛力巨大

2.2.1.1分布式光伏具備商業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)

根據(jù)能源局的文件，2021年開始，無論是集中式光伏電站還是分布式光伏都不再有政府補(bǔ)貼，進(jìn)入平價(jià)市場(chǎng)。分布式光伏在平價(jià)時(shí)代是否能夠持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用，取決于光伏發(fā)電的成本。對(duì)于以全額上網(wǎng)的分布式光伏，其成本必須要低于0.3元/kWh，才能有盈利空間，因?yàn)殡娋W(wǎng)的收購電價(jià)大約0.3-0.4元/kWh；而對(duì)于“自發(fā)自用”光伏電量，成本只要低于0.5元就已經(jīng)可以贏利了，因?yàn)樽园l(fā)自用電量的參考電價(jià)是電網(wǎng)的銷售電價(jià)，而銷售電價(jià)最低也要0.5元/kWh以上。也就是說，一旦光伏電價(jià)低于0.5元/kWh，則對(duì)于所有用電戶，用光伏的電都比買電網(wǎng)的電便宜。我國的電網(wǎng)銷售電價(jià)列表如下：

中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的路線圖顯示，2021年分布式光伏在年利用小時(shí)數(shù)為1000時(shí)，成本0.39元/kWh，1200小時(shí)的成本為0.33元/kWh，說明，沒有補(bǔ)貼情況下，分布式光伏在中國東部（三類資源區(qū)）具備商業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)。在未來10年內(nèi)，分布式光伏在三類資源區(qū)的電價(jià)還可以進(jìn)一步下降到0.2元/kWh以下，這是完全有把握的預(yù)期。因此，“十四五”期間，分布式光伏的主要發(fā)展形式是“自發(fā)自用”項(xiàng)目，而5年之后，分布式光伏的全額上網(wǎng)項(xiàng)目也將迎來巨大的市場(chǎng)。總之，在2021年以后的平價(jià)時(shí)代，光伏發(fā)電在成本上很有競爭力，完全具備規(guī)模化發(fā)展的商業(yè)潛力。目前，美國、歐洲各國和日本最大的商業(yè)化光伏市場(chǎng)也都是“自發(fā)自用”（Self-Consumption）的分布式光伏。

3.2.1.2 凈電量計(jì)量（Net Metering）

凈電量計(jì)量是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”分布式光伏的一種計(jì)量和結(jié)算方式，被美國、歐洲和日本普遍采用。在“凈電量計(jì)量”方式下運(yùn)行，所有的光伏電量（包括余電上網(wǎng)電量）的價(jià)值將等同于電網(wǎng)的銷售電價(jià)（目前國內(nèi)政策對(duì)于光伏余電上網(wǎng)電量，只以脫硫電價(jià)結(jié)算），這將大大提高的分布式光伏項(xiàng)目的收益。另外，“凈電量計(jì)量”模式下，也不用考慮光伏發(fā)電是否與負(fù)荷匹配的問題�！皟綦娏坑�(jì)量”模式對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)也有好處，只需要一年查看一下用戶電表，按照“凈電量”結(jié)算即可，大大減輕了工作量，簡單易行。但目前國內(nèi)并不允許按照“凈電量計(jì)量”方式運(yùn)行。建議2021年開始（平價(jià)時(shí)代）對(duì)戶用光伏項(xiàng)目實(shí)施凈電量計(jì)量和結(jié)算。這樣一方面大大減輕了電網(wǎng)企業(yè)的管理負(fù)擔(dān)，另一方面則提高了戶用光伏的收益，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大戶用光伏市場(chǎng)。

2.2.1.3日本的“凈零能耗”建筑（net Zero Energy Building）

2016年曾經(jīng)實(shí)地考察過日本的凈零能耗建筑（光伏專委會(huì)組團(tuán)），印象深刻。2014年4月日本政府根據(jù)能源政策法制定的《第四次能源基本計(jì)劃》，明確了日本實(shí)現(xiàn)零能耗建筑的目標(biāo)和方針，到2020年新建公共建筑和標(biāo)準(zhǔn)居住建筑實(shí)現(xiàn)凈零能耗，到2030年所有新建建筑平均實(shí)現(xiàn)凈零能耗。在這個(gè)計(jì)劃的推動(dòng)下，日本戶用光伏快速發(fā)展，連續(xù)3年裝機(jī)接近或超過10GW。

這些建筑是否達(dá)到了“凈零能耗”我并不清楚，但所看到的建筑的確是達(dá)到了“凈零電耗”甚至“負(fù)電耗”（凈輸出）， 即實(shí)現(xiàn)了電力供應(yīng)的自給自足。日本的凈零能耗建筑采用雙向計(jì)量、雙向結(jié)算方式，通過智能化管理（類似于德國的“智能家居”），做到用戶收益最大化。凈零能耗建筑基本可以做到零電費(fèi)支付，甚至做到“負(fù)電費(fèi)”，即全年算下來電量凈輸出，還可以賺錢。因?yàn)椤皟袅隳芎摹苯ㄖ�必須與建筑節(jié)能相結(jié)合，實(shí)施起來比較復(fù)雜，建議在國內(nèi)先開展“凈零電耗”建筑示范。

2.2.1.4 光伏微電網(wǎng)

光伏微電網(wǎng)屬于典型的“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的分布式光伏，是實(shí)現(xiàn)光伏高滲透率和電網(wǎng)友好的重要途徑。光伏微電網(wǎng)由光伏組件、逆變裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，與外電網(wǎng)只有一個(gè)交互電量的連接點(diǎn)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和管理的自治系統(tǒng)。按照功能不同光伏微電網(wǎng)可以有如下幾種：

自用型微電網(wǎng)：由單位或個(gè)人投資興建，自建自用，光伏滲透率100%，可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可以主動(dòng)式“孤島”運(yùn)行，雙向計(jì)量，雙向結(jié)算，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能夠根據(jù)電網(wǎng)要求和實(shí)時(shí)電價(jià)與電網(wǎng)互動(dòng)，自動(dòng)控制從電網(wǎng)購電或向電網(wǎng)賣電，在為電網(wǎng)削峰填谷的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)收益最大化。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)為“孤島運(yùn)行”，可以做到“黑啟動(dòng)”和“無縫切換”。自用型光伏微電網(wǎng)的效益明顯，是吸引投資，擴(kuò)大光伏應(yīng)用的主要形式。

服務(wù)型微電網(wǎng)：由配電網(wǎng)運(yùn)營商投資建設(shè)，為一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多用戶供電，由微電網(wǎng)運(yùn)營商管理和經(jīng)營，可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤島運(yùn)行，雙向計(jì)量，雙向結(jié)算，實(shí)現(xiàn)收益最大化。孤島運(yùn)營時(shí)可以保證微網(wǎng)內(nèi)全部用電戶或主要用電戶的供電，光伏滲透率50%-100%。服務(wù)型光伏微電網(wǎng)能夠助力電力體制改革，打破傳統(tǒng)壟斷經(jīng)營，是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)營權(quán)開放的最好抓手。

互動(dòng)型微電網(wǎng)：由電網(wǎng)或配電網(wǎng)企業(yè)投資建設(shè)，主要目的不是自用電，而是與電網(wǎng)互動(dòng)，滿足電網(wǎng)要求，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)，是未來虛擬電網(wǎng)的重要組成。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，光伏滲透率300%-500%，雙向計(jì)量，雙向結(jié)算，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“恒功率輸出”和“削峰填谷”，依靠光伏超低成本和響應(yīng)實(shí)時(shí)電價(jià)，實(shí)現(xiàn)盈利。丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）的微電網(wǎng)和韓國電力公司（KEPCO）實(shí)施的智能電網(wǎng)（Smart Grid）項(xiàng)目均屬此類

2.2.2 儲(chǔ)能在分布式光伏市場(chǎng)的潛力

潛力巨大。一方面是因?yàn)榉植际焦夥�的成本大大低于電網(wǎng)的零售電價(jià)，價(jià)差足以支持安裝儲(chǔ)能，這與德國和日本的情況類似。另一方面，安裝儲(chǔ)能之后，分布式光伏系統(tǒng)就具備了調(diào)節(jié)能力，在電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)建立起來之后，能夠根據(jù)電價(jià)與電網(wǎng)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了分布式光伏項(xiàng)目的收益最大化。因此，儲(chǔ)能在分布式光伏領(lǐng)域的潛在市場(chǎng)十分巨大。

2.2.3 高滲透率不會(huì)構(gòu)成對(duì)配電網(wǎng)的威脅

2.2.3.1 不應(yīng)設(shè)置分布式光伏的滲透率上限

同一供電平臺(tái)到底能夠安裝多大比例的光伏，目前尚沒有定論，可以肯定的是，高滲透率分布式光伏會(huì)帶來“逆功率流”問題，此時(shí)供電平臺(tái)的具體表現(xiàn)就是網(wǎng)壓升高。針對(duì)這個(gè)問題，分布式光伏有多種方法抑制網(wǎng)壓升高，如減功率運(yùn)行，增加儲(chǔ)能，接入備用負(fù)荷，以及無功補(bǔ)償（逆變器有此功能，無須額外增添無功補(bǔ)償設(shè)備）[15]等。對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)的要求，已經(jīng)有國家標(biāo)準(zhǔn)[16]（GB/T 29319-2012），該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于并網(wǎng)特性、電能質(zhì)量以及調(diào)節(jié)能力都有明確的規(guī)定，且分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)前都需要通過電網(wǎng)企業(yè)的檢測(cè)。盡管電網(wǎng)企業(yè)并不對(duì)分布式光伏進(jìn)行調(diào)度或控制，然而分布式光伏系統(tǒng)本身完全具備在電網(wǎng)出現(xiàn)異常情況下自行調(diào)整的能力。因此，沒有必要為分布式光伏限定滲透率，電網(wǎng)企更不能以“消納能力有限”為由拒絕分布式光伏項(xiàng)目的備案。

2.2.3.2 “鴨子曲線”及其消除辦法

盡管每一個(gè)單獨(dú)的分布式光伏系統(tǒng)都能通過自身調(diào)節(jié)來滿足并網(wǎng)特性，使所接入的配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。但如果在一個(gè)居民區(qū)內(nèi)（工商業(yè)用戶沒有負(fù)荷晚高峰）安裝了大量“自發(fā)自用”的光伏項(xiàng)目，當(dāng)白天陽光充足時(shí)，從電網(wǎng)管理的角度看，表現(xiàn)為負(fù)荷大大下降，但在傍晚太陽落山后，所有光伏系統(tǒng)停止發(fā)電，電力需求卻急劇上升。這種負(fù)荷曲線就像是一只鴨子，因此被稱為“鴨子曲線”。這種現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)的保障供電能力造成巨大壓力。

下圖是美國加州近幾年來“鴨子曲線”的演變，隨著光伏裝機(jī)容量的逐年迅速上升，鴨子曲線將越來越明顯。

解決供電區(qū)域“鴨子曲線”問題是電網(wǎng)企業(yè)的職責(zé)范圍，但電網(wǎng)企業(yè)又無法直接對(duì)分布式光伏進(jìn)行調(diào)度控制�！傍喿忧�線”問題的解決可以通過實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。白天陽光充足時(shí)，交易電價(jià)很低，分布式光伏的儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)；當(dāng)傍晚負(fù)荷高峰時(shí)，交易電價(jià)很高，分布式光伏的儲(chǔ)能系統(tǒng)則處于放電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)峰運(yùn)行，消除了“鴨子曲線”，分布式光伏也實(shí)現(xiàn)了收益最大化，兩全其美。由此還得出一個(gè)結(jié)論，就是隨著分布式光伏的規(guī)�；�發(fā)展，分布式儲(chǔ)能市場(chǎng)也會(huì)隨之興起。

2.2.4 存在問題

1)分布式光伏具備商業(yè)化競爭優(yōu)勢(shì)，但國家尚未對(duì)分布式光伏項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模全面放開；

2)自發(fā)自用的分布式光伏直接影響到電網(wǎng)企業(yè)的效益和業(yè)績，自發(fā)自用多了，電網(wǎng)賣電自然就少了，而且分布式光伏項(xiàng)目分散、規(guī)模小，且發(fā)電商多而雜，電網(wǎng)企業(yè)管理負(fù)擔(dān)加重，又沒有任何補(bǔ)償，因此電網(wǎng)企業(yè)對(duì)于分布式光伏項(xiàng)目的開展沒有任何積極性，2019年更是出現(xiàn)了以“消納能力有限”而不予立項(xiàng)的情況發(fā)生；

3)中國還不允許采用分布式光伏項(xiàng)目采用“凈電量計(jì)量”模式運(yùn)行，中國也還沒有像日本“凈零能耗建筑”和德國“智能家居”那樣類似的政府計(jì)劃；

4)電力體制改革進(jìn)展緩慢，配電網(wǎng)經(jīng)營權(quán)尚未開放，電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電價(jià)體系尚未建立，不利于光伏微電網(wǎng)項(xiàng)目的開展，也不利于分布式儲(chǔ)能市場(chǎng)的啟動(dòng)。

2.2.5 小結(jié)

分布式光伏進(jìn)入平價(jià)時(shí)代后，具有商業(yè)化競爭優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)潛力巨大。分布式光伏自身具備的調(diào)解能力完全可以保障高滲透率情況下配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，不存在消納受限的問題。高比例分布式光伏的發(fā)展和分布式儲(chǔ)能市場(chǎng)的啟動(dòng)有賴于電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電價(jià)體系的建立。