光伏发电有⼏种并⽹模式⽅案详解(附:并⽹形式图)
光伏发电
近⽇,江苏省镇江、泰兴等地⽅供电公司收到上级通知,根据通知要求,受消纳空间所限,2020年春节过后,江苏省⼯商业分布式项⽬(包括低压上⽹)只允许⾃发⾃⽤,余电不得上⽹,并要求装防逆流装置。估计很多⼈第⼀次听说全部⾃发⾃⽤这个模式。国家电⽹对于分布式光伏发电应⽤允许光伏电站业主采⽤⾃发⾃⽤模式、⾃发⾃⽤余电上⽹或完全上⽹等三种结算模式。
各地⽅电⼒公司在实际操作过程中,会遇到⼀些阻碍,这些问题主要是由于光伏电站业主对于变电、配电系统的认识不⾜造成的。今天⼩编针对以上三种并⽹形式在操作过程中遇到的⼀些实际问题,和具体并⽹⽅案做⼀些阐述。
01
完全⾃发⾃⽤模式(防逆流)
这种模式⼀般应⽤于⽤户侧⽤电负荷较⼤、且⽤电负荷持续、⼀年中很少有停产或半停产发⽣的情况下,或者是,就算放假期间,⽤户的⽤电维持负荷⼤⼩也⾜以消纳光伏电站发出的绝⼤部分电⼒。此系统应⽤如下图所⽰:
这类系统,由于低压侧并⽹,如果⽤户⽤电⽆法消纳,会通过变压器反送到上⼀级电⽹,⽽配电变压器设计是不允许⽤于反送电能的(可以短时倒送电,⽐如调试时,⽽长期不允许),其最初潮流⽅向设计是固定的。所以需要安装防逆流装置来避免电⼒的反送。
针对⼀些⽤户⽆法确保⾃⾝⽤电能够持续消耗光伏电⼒,或者⽣产⽆法保证持续性的项⽬,建议不要采⽤此种并⽹⽅式。
单体 500kW 以下,并且⽤户侧有配电变压器的光伏电站,建议采⽤这种模式,因为其升压所需增加的投资占投资⽐例较⼤。
针对防逆流,市场有有多机防逆流和单机防逆流解决⽅案。
◆多机防逆流装置系统原理图(图2):
▲图2 多机防逆流
◆单机防逆流装置系统原理图(图3):
▲图3 单机防逆流
通过实时监测配电变压器低压侧出⼝电压、电流信号计算出输⼊电⽹的功率或接⼊点靠近电⽹侧的电能潮流⽅向,⼀旦发现逆变器向电⽹输⼊能量,⽴即通过RS485通讯的⽅式控制逆变器降低输出电流,减⼩光伏系统发电功率,从⽽达到光伏系统防逆流的功能。
⼤家还记得2019年光伏竞价项⽬吗?经过各部门的协商,江苏电⼒公司在最后时间节点给位于苏南的
在建⼯商业分布式光伏电站开具了消纳意见函,⽽那些位于苏北地区的分布式电站则有⼀部分被“拒之门外”。看样⼦这种模式在消纳有问题的区域会被越来越多项⽬采⽤。
02
⾃发⾃⽤余电上⽹模式
对于⼤多数看好分布式发电的⽤户来说,选择⾃发⾃⽤余电上⽹是最理想的模式,这样即可以拿到⾃发⾃⽤较⾼电价,⼜可以在⽤不掉的情况下卖电给电⽹。但是实际操作过程中阻⼒颇多,原因是光伏从业者和地⽅电⽹公司⼈员信息的不对称,互相缺乏对于对⽅专业知识的了解,这也是为什么该模式成为光伏电价政策和国⽹新政中最让⼈难以理解的部分。
光伏发电在⾃发⾃⽤余电上⽹模式时,⽤户(或者称之为“投资商”)希望所发电量尽可能在企业内部消耗掉,实在⽤不掉的情况下,可以送⼊电⽹,以不浪费掉这部分光伏电量。但电⼒公司最希望的是⽤户简单选择,要么⾃发⾃⽤,要么升压上⽹。因为,⾃发⾃⽤余电上⽹对于地⽅电⼒公司来说,要增加⼀些⼯作量:区域配⽹容量计算(允许反向送电负荷)、增加管理的电源点(纯⾃发⾃⽤可以降低标准来管理)、正反转电表改造后的⽤户⽤电计量繁琐(需要通过电表 1 和电表2 的数值换算得出⽤户实
际⽤电负荷曲线和⽤电量)、增加抄表⼯作量等。
当然,从本质上来说,电⼒公司⽆法获得⽤户⾃发⾃⽤电量的购售电差价,对于地⽅电⼒公司是⼀个实际损失。既增加了⼯作量,⼜没有实际利益,因此会设置各种理由让投资商不选择这种并⽹⽅案。但只要从技术上充分说明这就是国家电⽹公司允许的余电上⽹⽅案,并且有⼀个合理的设计稿,当地电⼒公司就⽆法轻易拒绝投资商的申请。
很多光伏电站业主他们认为,只要在电表 3 处(400V 侧)并⽹,光伏电⼒⽤户消纳不了的话,可以直接通过配电变压器反送⾄10kV 侧(或 35kV)。但实际上这是不允许的,违背了配电⽹的潮流设计,可能会引起 400V 侧的电压、功率因素等异常,同时某些保护设备也有可能会因此失去作⽤。
其实,对于分布式电站⽽⾔,采⽤升压并⽹和低压侧并⽹的成本差异不会太⼤,因为低压侧并⽹需要选择带变压器的逆变器(当然也可以选择 10-30KW 组串逆变器);升压上⽹时虽然增加了变压器,但是可以选择采⽤⽆隔离变压器的逆变器,综合成本两者差不多。只是增加了综合⾃动化保护系统和地调传输的费⽤。不过,同⼀⼚区内,规模在 MW 级以上的电站,升压并⽹会对电能质量有⼀定保障,⽤户不⽤承担任何风险。
当然,此并⽹形式不太适⽤于⽤户进户母线为 35kV 以上的项⽬,这时候 10kV 或 35kV 完全是⽤户⼚内母线,母线相连变电站是110kV或者 220kV,则⼀般可以直接反送⼊⽹。因为此类变电站在最初潮流设计时,都是可以双向运⾏的。
也不适⽤于 400V(或以下)进户的⼩型⽤电户(包括家庭和⼩商业),因为其 400V 母线是和其他⽤电单位合⽤的,反送电不直接跨越变压器,⽽是在 400V 母线上消纳(原理上可以借⽤)。当然,在 400V 母线上,光伏等分布式发电的总装机容量会受到控制(此类容量⽐例没有固定的数值,根据当地 400V 环⽹内的负载情况确定,也可通过增加区域调控和储能配套来增加分布式电源装机容量)。
这种运营模式最⼤的缺点,是其收益模型不能固定,⾃发⾃⽤⽐例和余电上⽹⽐例始终在变化,电站融资、出售时评估价值会⽐实际产出有所打折,甚⾄资⽅因为担⼼⽤电户的未来经营状况⽽⽆法获得⼀个合理的资产价值。
03
全额上⽹模式
在光伏发电⼤发展的近⼗年中,直接上⽹卖电⼀直是光伏应⽤的主流,因为其财务模型简单,并且相对可靠,⽽乐于被资本所亲睐,该模式具体并⽹形式见下图:
该并⽹形式不但适⽤于未来的分布式固定电价项⽬,选择直接脱硫电价卖给电⽹也不失为⼀种好的选择(当然要求该地区脱硫电价不低于0.4 元)。这总⽐未来分布式电站的收益期要短⼀些。
⽽且,我们⽆法回避⼀件事情——光伏是资本推动型产业,属于固定收益型长效投资。在⼤多数企业追求发展的阶段是不太可能去持有光伏电站的,哪怕是现在很多⼿上握着⼀些光伏电站的业主。因此,光伏电站的转让市场未来是⾜够⼤的⼀个蛋糕,为买卖双⽅服务将成为炙⼿可热的业务,如保险服务、评估服务、检测服务、运维服务、第三⽅担保服务等。
最后,选择哪⼀种⽅式作为光伏电站的并⽹模式,只能由投资者⾃⼰琢磨了。
个⼈投资型家庭家⽤电站
家⽤型光伏电站虽然不存在变压器问题,但原理上是类似的。在并⽹结算时,可以选择第⼆种和第三种⽅式,⽬前应以第⼆种为主,因为要获得除电⽹公司给予的脱硫电价以外,想得到政府额外固定电价的补贴(政府正在制定的四区域固定电价),必须