产业论坛分布式光伏发展形势及发电模式探究中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司 ■ 李芮摘 要：分析了我国分布式光伏的发展现状与前景，以及其所面临的挑战，并指出探究新的发电模式和商业模式是保持分布式光伏持续发展的必经之路。关键词：分布式光伏；发电模式；储能； 峰谷电价；新能源汽车充电0 引言国开始实施，一直到2011年光伏电站上网优惠电可再生能源作为发展清洁低碳能源的主攻方价的出台[3]，这些为我国在光资源充足、向，已成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展建设面积约束性小的西部地区建造规模化大型地的源动力。截至2017年，我国可再生能源消费占面光伏电站提供了有利支撑，从而也确立了大规比达11.7%，已超过全球可再生能源发展水平。在模光伏电站在光伏市场中的主体地位。分布式光诸多可再生能源中，光伏发电作为一种重要的利用伏主要是在我国东部地区逐步发展起来的，其真方式，近年来在国内得到了大力发展[1]。其中，分正的规模化应用则是从2009年“金太阳示范工程”布式光伏发电系统作为一种新型环保电源，能充分和“光电建筑应用”的实施开始[4]。经过连续5利用民宅、厂房、楼宇等相对分散的场地进行安装，年的发展，截至2014年底，我国分布式光伏发电相较于集中式光伏发电系统，其具有发电模块设计系统(包括离网光伏)的累计装机量为 5 GW，仅灵活、可就地消纳、投资回收期短等特点[2]。目前，占全国光伏发电系统累计装机量的17.62%[4]。由于集中式光伏发电系统存在土地供应紧张、远距随着西部地区土地资源日趋紧张，用电负荷离输送能力有限、弃光限电现象突显的问题，为有低、消纳能力差导致弃光限电问题凸显，再加上效解决规模化集中并网光伏发电系统与用户负载之光伏发电具有波动性，不利于大规模输送， 因此，间存在的不对称、不平衡现象，加大分布式光伏发国家能源局于2013年调整了光伏发展战略，着电系统的发展力度意义深远。力发展分布式光伏，提出“到2020 年分布式光伏装机量达100 GW，装机量占比达56%”的目标，1 分布式光伏的发展现状及前景预计将超过大型地面光伏电站[5-6]。图1为2015自2008 年大型光伏电站特许权招标在我年与2020年我国光伏装机量对比图。收稿日期：2018-11-12 通信作者：李芮 (1987—)，女，硕士、工程师，主要从事光伏研究、光伏电站优化设计与运行提效等方面的研究。lirui@cdt-reri.com5SOLAR ENERGY 9/20192019-9杂志印刷.indd 52019/9/28 16:05:07产业论坛2.50%1.25%(农村电气化)1.25%问题和诸多挑战。从以往经验来看，光伏发电成(光伏应用产品)(通信和工业)本变化和电价调整之间普遍存在电价水平降低滞后于成本下降的情况，因此，预计到2020 年光伏项目电价才可能与电网销售电价相当。50.00%45.00%2018年5月，国家发展和改革委、财政部、(大型地面电站)(光伏建筑并网)国家能源局发布的《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(发改能源［2018］823号)中提出：2018年6月1日及以后新投运的采用“自发自用、a. 2015年我国光伏装机量目标余电上网”模式的分布式光伏发电项目，全电量4.00%10.00%补贴标准调整为0.32元/kWh(含税)[8]。与2017年(光伏应用产品)(农村电气化)4.00%(通信和工业)年底的相比，调整后的价格又降低了0.05元。同时，由于煤电电价持续低位，全额上网型工商业分布式光伏项目的经济收益也将进一步降低。40.00%(大型地面电站)42.00%目前全国分布式光伏发电系统的成本平均约(光伏建筑并网)为5元/W，具体造价情况如表1所示。补贴下降至0.32元/kWh后，若想保持原有收益率，系统造价成本要下降0.191元/W；若要实现平价上b. 2020年我国光伏装机量目标注：分布式光伏包括农村电气化、通信和工业及光伏建筑并网3类(其中网，则系统造价成本需要下降1.3元/W左右，2015年合计占比为48.75%，2020年合计占比为56%）也就是要达到3.7元/W的水平。这意味着光伏图1 2015年与2020年我国光伏装机量目标对比图组件、逆变器、BOS的价格需分别下降0.8、0.1、0.4元/W左右[9]。2 分布式光伏发展面临的挑战表1 分布式光伏发电系统造价明细表随着国内可再生能源产业的快速发展，其发项目造价1/元•W-1造价2/元•W-1电量占比不断提升，与此同时，可再生能源电价光伏组件2.501.70补贴资金的需求量也在迅猛增长。截至2017年支架0.250.25汇流箱0.040.04底，可再生能源发电补贴缺口累计达到1127亿逆变器0.300.20元，其中，光伏补贴缺口为455亿元(占比约为箱变0.180.1840%)，且呈逐年扩大趋势[7]。电缆0.480.482016年底，国内各类 “十三五”发展规划开关站一次设备0.200.20开关站二次系统0.220.22相继颁布，其中，《能源发展“十三五”规划》《电接地、防雷及其他0.120.12力发展“十三五”规划》《可再生能源发展“十三五”土建0.060.06规划》《太阳能发展“十三五”规划》明确指出外线0.100.10要进一步降低光伏发电成本、实现平价上网，并BOS0.550.15推出了补贴退坡计划。这表明降低发电成本、减合计5.003.70注：造价1是指常规分布式光伏发电系统的造价；造价2少补贴依赖已成为光伏行业发展的方向，实现平是指若要实现平价上网，分布式光伏发电系统的造价价上网已是大势所趋。但在实际操作过程中，光与此同时，光伏发电的发展重点从扩大规伏发电补贴退坡直至完全退出市场还面临一系列模转变为提质增效、推进技术进步，严格控制发6SOLAR ENERGY 9/20192019-9杂志印刷.indd 62019/9/28 16:05:07产业论坛展规模也成为国家推动行业有序发展、高质量发益率[10]。图2、图3分别为加入储能前、后负荷展的重要手段。在《关于2018年光伏发电有关的需求容量及负荷的缺电率对此情况。事项的通知》中，要求分布式光伏发电项目也要6加入储能前加入储能后纳入国家认可的规模管理范围内，其中明确表明“2018年安排1000万kW左右规模用于支持分4Wk布式光伏项目建设”。值得注意的是，仅2018年/P第一季度，分布式光伏新增装机量就已达到769 2万kW，1000万kW的指标已用近八成。截至目前，至于2019年的分布式光伏规模指标是多少，00200400600800100012001400t/min目前还是未知数。图2 加入储能前、后负荷的需求容量对比情况0.6加入储能前3 分布式光伏未来发展模式探究0.5加入储能后面对补贴退坡、严控规模的行业现状，探索0.4率发展路径、创新发展模式已成为分布式光伏未来电缺0.3发展的关键所在。0.2依照国家规定，目前只有4种形式的光伏0.1发电项目不受指标：1)小于50 kW的户用0024681012141618202224光伏；2)小于6 MW且上网电量不超过50%的t/h图3 加入储能前、后负荷的缺电率对比情况分布式光伏电站；3)大于6 MW、小于20 MW且全部自用的分布式光伏电站；4)参与电力市场此外，利用太阳能的热效应，增加集热、换化交易的项目。由此可见，对于“踩下刹车”的热和储热系统，实现光伏发电、供热一体化，也分布式光伏规模指标而言，未来分布式光伏具有是提高项目投资收益的有效途径。在配备储能设备的分布式光伏发电系统中，装机量小、“自发自用”比例高的特点，而且能若光伏发电系统的发电能力大于所需的用电负够参与市场交易的分布式光伏发电系统的竞争力荷，也可积极参与市场化交易，利用峰谷电价差将大幅提高。进行盈利。表2为各类资源区电价表，由表2可知，近年来，除户用系统外，多数分布式光伏发在光伏时段电价中，Ⅲ类资源区的企业日常用电系统均建在有一定用电负荷的工商业园区内，电成本最高，一般工商业用电价格为0.8739元/通常利用工业厂房屋顶或园区内的空地搭建，装kWh，大工业用电价格为0.7572元/kWh；Ⅱ类机量从kW级到MW级不等。但由于光伏发电资源区的一般工商业峰谷电价差最高，为0.7070系统夜间不能发电，且其随气候变化的波动性较元/kWh，Ⅲ类资源区的大工业峰谷电价差最高，强，因此，其不能保障持续可靠的电力输出[10]。为0.6385元/kWh。由于一般工商业的用电价格若为分布式光伏发电系统配备一定容量的储能，较高，故采用此类峰谷电价更适合套利。经测算，不仅可在夜间为园区提供电能，减少从外部电网目前增加储能的光伏发电系统所投入的运营成本购电的比例，还能减少白天光伏发电系统的波动正在以每年15%的速度下降[11-13]。因此，高效率、问题，可根据用电负荷实际情况进行削峰填谷，低成本的储能将是未来分布式光伏实现平价上网提高“自发自用”电量的比例，提高项目投资收的重大推动因素。7SOLAR ENERGY 9/20192019-9杂志印刷.indd 72019/9/28 16:05:08产业论坛表2 各类资源区电价表 (单位：元/kWh)用电性质Ⅰ类资源区Ⅱ类资源区Ⅲ类资源区峰谷电价差光伏时段电价峰谷电价差光伏时段电价峰谷电价差光伏时段电价一般工商业0.67370.81470.70700.84720.66680.8739大工业0.44210.50250.49910.650.63850.7572此外，可考虑在工商业园区内配备一定数量供给储能电池组，也可经双向换流器并网送出。的直流和交流充、换电桩，搭建光伏电动汽车充、夜间充电时，主要由电网供电。同时，储能电池换电站，如图4所示。系统可采取“自发自用，组可在连续阴雨天、电网断电时供电。这种模式余电上网”的分布式光伏并网模式，白天光伏所不仅能够实现能源的高效利用，还可以为分布式发电力直接通过直流充电桩给电动汽车充电，无光伏发电项目增加充电电费、服务费和停车费等需换流器变换；当用电负荷较低时，多余电量可收入[14-15]。电网并网点交流母线400 V双向光伏车棚换流器AC/DC交流交交交快流流流充快慢慢充充充充充充能量管理系统白天光伏发电自发自用，余电上网电充桩电电电夜间电网反送电桩桩桩交流母线800 V换电电池组直直直直流流流流快快快慢换电电池组既可换电电池组充充充充作为电动车电充充充充源，也可作为储电电电电桩桩桩桩能系统使用换电电池组图4 光伏电动汽车充、换电站方案示意图4 结论分布式光伏项目的技术模式、商业模式和运行模在资源紧张、弃光限电的大背景下，分布式式，是促进产业持续向好发展的必由之路。光伏得以快速发展。但近两年来由于增长势头过猛，产生了与电网发展不协调及可再生能源补贴参考文献缺口持续加大等问题，分布式光伏也面临严控规[1]王文静, 王斯成. 我国分布式光伏发电的现在与展望[J]. 中国科学院院刊, 2016, 31(2): 165－171.模和补贴退坡的挑战。本文对我国分布式光伏的[2]梁文翰. 我国分布式发电现状探究[J]. 中国战略新兴产业, 发展现状、前景及面临的挑战进行了分析，在国2018, (24): 31－32.家不断降低分布式光伏发电项目补贴，以及持续[3]胡润青. 光伏电站特许权招标项目的进展和思考[J]. 太阳能, 2011, (5): 10－15.深化分布式光伏市场化交易的环境下，通过[4]王长贵, 吴达成, 许洪华, 等. 金太阳示范工程与光电建筑增加储能、热利用、充换电等系统，丰富和完善项目[J]. 建设科技, 2014, (2): 17－21. (转第14页) 8SOLAR ENERGY 9/20192019-9杂志印刷.indd 82019/9/28 16:05:08产业论坛对于具体的采暖方式，可根据农户的实际情对于采暖面积小于60 m2的住户，采用“一拖二”况进行组合，按需采暖，灵活选取不同技术，由低温型热泵热风机最为经济实用；对于采暖面积此得到设计投资最小、效果最好的节约能源技术为60～80 m2的住户，建议采用组合型采暖方式，优化组合方案。可采用“‘一拖二’低温型热泵热风机+碳晶电4.2 实施“煤改电”节能减排效益热板”的组合；对于采暖面积为80～100 m2的若将全村520户居民按农村“煤改电”解决住户，可采用热水型空气源热泵或“一拖二”低方案中的方式分配“煤改电”技术方案：对于家温型热泵热风机。中长期无人的99户住户，考虑到地方补贴，本文通过大量的调研及实测数据，同时本着建议采用“一拖二”低温型热泵热风机方案，最“按需采暖、精准供热、科学用电、减少投资、终采纳此方式的用户共3户，单户燃煤替代量减低能耗”的原则，以期为河北省农村的冬季清达1.3 t；采用“‘一拖二’低温型热泵热风机+洁采暖解决方案提供参考。碳晶电热板”的住户共88户，单户燃煤替代量达2.1 t；采用热水型空气源热泵的住户共78户，参考文献单户燃煤替代量达2.7 t。单户燃煤替代量是根据[1] 李忠.北方农村清洁供暖技术路径分析[J]. 建筑科技, 2017, (18): 28－31.性能参数监测得到的建筑供热量与散煤热值及民[2] 岳燕敏, 贺鑫.河北省农村供暖能耗的调研和分析[J]. 智能用水暖煤炉热效率综合计算得出的。全村共实现建筑与智慧城市, 2016, (5): 77－80.燃煤替代量855.6 t[8]。[3] 周珏, 罗凡, 罗庚玉, 等.高效蓄能互联热泵系统技术及应用 [J]. 电力需求侧管理, 2017, (6): 25－28.[4] 马荣江, 毛春柳, 单明, 等.低环境温度空气源热泵热风5 总结与建议机在北京农村地区的采暖应用研究 [J]. 区域供热, 2018, (1): 本文通过对邯郸市肥乡地区田寨村520户居24－31.民的调研分析可知，应根据居民实际情况，针对[5] 韩喜宇.空气源热泵采暖的技术难点与应用价值 [J]. 商品与质量, 2017, (39): 199.不同的采暖方式及采暖需求，灵活选取不同技术[6] 方建军.碳晶电热板辐射采暖系统分析 [J]. 建筑工程技术方式，设计投资最小、效果好的节约能源技术优与设计, 2015, (32): 1444.化方案，不能采用“一刀切”“单一化”的采暖[7] 朱肖晶，王德峰，张继皇.高温相变蓄热系统在电力需求模式。侧管理中的应用 [J]. 电力需求侧管理, 2017, (4): 32－35.[8] 宋忠奎，赵恒谊.北京农村“冬季清洁采暖”空气源热泵基于农村5种采暖技术的实验数据可发现，类产品应用 [J]. 建设科技, 2017, (10): 26－28. (接第8页)[5]国际能源局.分布式光伏发电项目管理暂行办法[EB/OL].能, 2017, (12): 17－25.http://www.china-nengyuan.com/news/55734.html, 2013-12-20.[11]国家发展改革委, 财政部科学技术部, 工业和信息化部,[6]李博, 李净净, 张兰. 浅谈分布式光伏发电的现状与前景[J]. 等.关于促进储能技术与产业发展的指导意见[EB/OL]. http://科技创新导报, 2017, (38): 66－67.www.nea.gov.cn/2017-10/11/c_136672015.htm，2017-10-11.[7]刘亮. 突围“531”[J]. 中国电力企业管理, 2018, (6): 22－25.[12]范文飞. 光伏发电接入电网后的分时电价优化策略研究[8]中华人民共和国国家发展和改革委员会.国家发展改革委 [D].成都:西南交通大学, 2015.财政部 国家能源局关于 2018年光伏发电有关事项的通知[EB/[13]林旻，朱艳卉，胡白林.基于供电成本的峰谷时段划分及OL]. http://www.ndrc.gov.cn/gzdt/201806/t20180601_888639.分时电价研究[J].华东电力.2005, (12): 90－91.html, 2018-05-31.[14]彭鸿林, 谭茂芹.新能源汽车充电服务费用问题研究[J].[9]王淑娟. 电价调整对2018年光伏市场影响的探讨[J]. 太阳价格理论与实践, 2010, (4): 40－41.能, 2018, (1): 22－28.[15]田昊, 吕林, 朱鑫, 等.含光伏发电集中性充电站充放电[10]赵娜. 分布式光伏+储能电站模式与经济性分析[J]. 太阳策略研究[J].可再生能源, 2013, (10): 34－38.14SOLAR ENERGY 9/20192019-9杂志印刷.indd 142019/9/28 16:05:10
