千家萬戶的屋頂“借光發(fā)電”，讓綠電進(jìn)入了我們的日常生活。
目前，河北南網(wǎng)新能源總裝機(jī)3779萬千瓦，占總裝機(jī)容量的53.5%，超過火電成為網(wǎng)內(nèi)第一大電源。其中，分布式光伏裝機(jī)達(dá)1812萬千瓦。
想用好這些綠電并不容易。
分布式光伏發(fā)電“看天吃飯”、隨機(jī)性強(qiáng)，大量接入給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。
在保定市徐水區(qū)太和莊村，電網(wǎng)系統(tǒng)通過技術(shù)改造升級，為屋頂上的分布式光伏找到了發(fā)電可觀可測可控可調(diào)的好辦法。
6月23日航拍的保定市徐水區(qū)太和莊村。 國網(wǎng)保定供電公司供圖
屋頂光伏板匯聚新“藍(lán)海”
6月22日，保定市徐水區(qū)，最高氣溫37攝氏度。
中午，徐水區(qū)太和莊村村民王曉明感覺悶熱難耐，打開了空調(diào)。炎炎夏日里，經(jīng)由電網(wǎng)輸送來的電，給一家人帶來了清涼。
王曉明家既是用電端，又是發(fā)電端。他家5間房的屋頂上，安裝了幾排藍(lán)色光伏發(fā)電板。光伏板把吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過設(shè)備接入電網(wǎng)。
“我家2014年就安裝了光伏板，在村里算早的，主要是看中光伏發(fā)電的優(yōu)惠政策，現(xiàn)在賣電還有電價(jià)補(bǔ)貼。我家一共裝了30多塊光伏板，有8.1千瓦，這一項(xiàng)一年能收入幾千元。”王曉明說。
王曉明家的外墻上，兩塊智能電表顯示著不同的數(shù)字，一塊是用電電表，一塊是發(fā)電電表。今年1至5月，王曉明家的光伏板共發(fā)電925千瓦時(shí)。
在太和莊村，像王曉明這樣安裝了光伏板的用戶共71戶，并網(wǎng)容量1194.25千瓦。
農(nóng)戶家屋頂“借光發(fā)電”，形成新“藍(lán)海”，為電力系統(tǒng)輸送著清潔電能。
6月24日，國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心，工作人員通過分布式光伏調(diào)控平臺，密切關(guān)注保定地區(qū)分布式光伏發(fā)電和電網(wǎng)運(yùn)行情況。國網(wǎng)保定供電公司供圖5月9日11時(shí)41分，國網(wǎng)河北省電力有限公司的新能源發(fā)電創(chuàng)歷史新高：新能源最大出力2429.4萬千瓦，負(fù)荷占比70.8%。
這意味著，這一刻，由國網(wǎng)河北省電力有限公司負(fù)責(zé)規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)營管理的河北南網(wǎng)，超七成用戶使用的是清潔綠電。
“冀南區(qū)域光照資源相對豐富，有利于發(fā)展光伏發(fā)電。屋頂分布式光伏建設(shè)，能夠有效節(jié)省土地資源，污染少，環(huán)保效益突出。”國網(wǎng)河北省電力有限公司調(diào)控中心調(diào)控處處長時(shí)珉說。
近幾年，隨著技術(shù)進(jìn)步和成本下降，屋頂分布式光伏裝機(jī)增長迅猛，已成為我省可再生能源的重要組成部分。
2015年以來，河北南網(wǎng)新能源裝機(jī)規(guī)模不斷實(shí)現(xiàn)新突破，年均增速近50%。目前，河北南網(wǎng)新能源總裝機(jī)3779萬千瓦，在總裝機(jī)容量中占比53.5%，已超過火電成為網(wǎng)內(nèi)第一大電源。其中，分布式光伏裝機(jī)達(dá)1812萬千瓦。
分布式光伏建起來，更要用起來。用起來的關(guān)鍵是并網(wǎng)消納。
6月24日，國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心，工作人員通過分布式光伏調(diào)控平臺，密切關(guān)注保定地區(qū)分布式光伏發(fā)電和電網(wǎng)運(yùn)行情況。國網(wǎng)保定供電公司供圖
“分布式光伏消納有三種方式，分別為全額上網(wǎng)，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，全額自用。”國網(wǎng)保定供電公司營銷部分布式光伏管理人員沈嘉昆介紹。
全額上網(wǎng)，即用戶發(fā)出的電全部由供電公司收購，這也是目前保定大部分分布式光伏發(fā)電用戶選擇的消納方式；自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，即用戶發(fā)的電優(yōu)先自用，剩余的由供電公司收購，工商業(yè)用戶多選擇此種方式；全額自用，即用戶發(fā)的電均自用。
“不管是上網(wǎng)還是自用，都要把分布式光伏發(fā)出的電先接入電網(wǎng)，在電網(wǎng)內(nèi)經(jīng)過處理，符合統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，才能被用戶使用。”沈嘉昆說，分布式光伏裝機(jī)的快速增長，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。
6月22日20時(shí)許，國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心的大屏幕上，顯示著當(dāng)日的分布式光伏發(fā)電出力趨勢：6時(shí)許發(fā)電曲線開始上揚(yáng)，于13時(shí)許達(dá)到高峰，此后曲線回落，于20時(shí)許回到零線位置。
這與當(dāng)天的陽光強(qiáng)弱有關(guān)。這種典型的分布式光伏發(fā)電趨勢，并不是分布式光伏發(fā)電的固定走勢。不同的天氣條件下，發(fā)電出力趨勢不同。
“與傳統(tǒng)火電相比，新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性等，‘看天吃飯’，難以控制，而電網(wǎng)運(yùn)行需要維持整體安全穩(wěn)定。”沈嘉昆說，想要用好新能源發(fā)的電，必須要“掌控”它。
5月18日，巨力索具股份有限公司廠房屋頂上，光伏自動(dòng)清掃機(jī)器人正在作業(yè)。河北日報(bào)記者 常方圓 攝
“掌控”來自新能源的電
6月23日下午，國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心，值班員劉小旭通過分布式光伏調(diào)控平臺，密切關(guān)注保定地區(qū)分布式光伏和電網(wǎng)運(yùn)行情況。
電腦屏幕上，各種數(shù)據(jù)、圖表顯示著保定全市分布式光伏用戶接入、發(fā)電出力、發(fā)電安全等實(shí)時(shí)情況。當(dāng)天，全市分布式光伏最大發(fā)電出力為239.77萬千瓦，處于較高水平。
“通過觀測分布式光伏發(fā)電的實(shí)時(shí)情況，我們會(huì)對各臺區(qū)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備有損壞風(fēng)險(xiǎn)，就能及時(shí)調(diào)節(jié)分布式光伏發(fā)電出力的方式，保障臺區(qū)電力供應(yīng)穩(wěn)定，避免對居民正常用電造成影響。”劉小旭介紹，臺區(qū)是指由一臺變壓器所供電的范圍，是電網(wǎng)中供電系統(tǒng)的最小單位。
實(shí)現(xiàn)對分布式光伏發(fā)電的可觀、可測，是進(jìn)行電力調(diào)控的基礎(chǔ)。那么，保定全市的分布式光伏發(fā)電情況，是怎么實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在調(diào)控平臺上的？
秘密，藏在光伏發(fā)電用戶安裝的電表里。
光伏發(fā)電用戶都要安裝一塊電表，通過電表記錄每月發(fā)電量，再計(jì)算相應(yīng)電費(fèi)。“能否讓電表承擔(dān)更多信息采集功能呢？”國網(wǎng)保定供電公司調(diào)度中心相關(guān)負(fù)責(zé)人張紀(jì)欣說，他們設(shè)想將電表升級為分布式光伏發(fā)電的信息采集裝置。明確這個(gè)思路后，研發(fā)人員展開了一系列技術(shù)攻關(guān)，升級電表和臺區(qū)集中器軟件，實(shí)現(xiàn)了對分布式光伏數(shù)據(jù)信息的分鐘級采集。
不用額外增加投入，成本低，2022年起，保定開始大范圍推廣這項(xiàng)技術(shù)。目前，國網(wǎng)保定供電公司已實(shí)現(xiàn)對10.2萬戶分布式光伏用戶數(shù)據(jù)的分鐘級采集，占全市分布式光伏用戶總數(shù)的81.1%，在國內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)“10萬+”。
數(shù)據(jù)信息分鐘級采集，讓保定的分布式光伏發(fā)電情況實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)可觀。這些獲取的數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)預(yù)測分布式光伏發(fā)電功率提供了可能。
“發(fā)電計(jì)劃需要提前制定，僅掌握分布式光伏的實(shí)時(shí)發(fā)電情況，不能滿足電力調(diào)度平衡的需要。因此，我們又研發(fā)了國內(nèi)首個(gè)分布式光伏功率精準(zhǔn)預(yù)測系統(tǒng)。”張紀(jì)欣說。
這一預(yù)測系統(tǒng)采用人工智能算法，結(jié)合從電表采集獲取的分鐘級分布式光伏數(shù)據(jù)信息，再參考天氣預(yù)報(bào)等信息，構(gòu)成了以變電站、線路、母線、配電變壓器為預(yù)測對象的四維分布式光伏功率預(yù)測體系。
這一系統(tǒng)有多強(qiáng)呢？它能高效處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)依托歷史數(shù)據(jù)值自動(dòng)進(jìn)行預(yù)測模型修正，預(yù)測準(zhǔn)確率能達(dá)到90%以上，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
6月23日，王躍準(zhǔn)備對下一周的檢修工作計(jì)劃進(jìn)行核查，他是國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心工作人員。打開分布式光伏功率精準(zhǔn)預(yù)測系統(tǒng)，他開始依次查詢計(jì)劃檢修設(shè)備的相關(guān)情況。
國網(wǎng)保定供電公司原計(jì)劃于6月25日檢修保定35kV齊家佐變電站內(nèi)一臺變壓器，該站下并網(wǎng)分布式光伏裝機(jī)規(guī)模14.3兆瓦。王躍通過預(yù)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，6月25日，該站下光伏出力預(yù)計(jì)將達(dá)10.5兆瓦，可能引發(fā)單臺變壓器反送過載，不宜開展檢修工作。因此，他將設(shè)備檢修時(shí)間調(diào)整到了預(yù)測出力小的6月26日。
“分布式光伏功率精準(zhǔn)預(yù)測系統(tǒng)不僅能應(yīng)用在公司日常檢修工作中，還能為電網(wǎng)平衡和電力現(xiàn)貨市場提供技術(shù)支撐。”張紀(jì)欣說，目前，國網(wǎng)保定供電公司還在對該系統(tǒng)進(jìn)行升級，不斷提升預(yù)測準(zhǔn)確率。
讓“調(diào)皮小孩”成長為“靠譜青年”
實(shí)現(xiàn)了對分布式光伏的可觀、可測，下一步，要實(shí)現(xiàn)對分布式光伏的可調(diào)、可控，讓分布式光伏也能參與電網(wǎng)深度調(diào)峰，保障電力供需和電網(wǎng)平衡。
“這個(gè)‘三合一’調(diào)度集約化監(jiān)控終端，相當(dāng)于聯(lián)系戶用分布式光伏和電網(wǎng)的‘傳令兵’。通過它，可實(shí)現(xiàn)光伏逆變器與調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，助力分布式光伏群調(diào)群控系統(tǒng)應(yīng)用。”在太和莊村，打開安裝在村委會(huì)院內(nèi)的一個(gè)電表箱，張紀(jì)欣指著其中一個(gè)充電寶大小的裝置對記者說。
“‘三合一’終端不僅能上傳分布式光伏的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，還能接收調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的控制指令。”張紀(jì)欣說，根據(jù)分布式光伏參與調(diào)峰工作實(shí)際需要，調(diào)控系統(tǒng)下達(dá)指令后，經(jīng)“三合一”終端作用于分布式光伏逆變器，可對發(fā)電功率進(jìn)行柔性控制，實(shí)現(xiàn)按需發(fā)電。
今年春節(jié)期間，國網(wǎng)保定供電公司首次組織了分布式光伏用戶規(guī)模化參與電網(wǎng)深度調(diào)峰，連續(xù)3天累計(jì)調(diào)節(jié)2.21萬戶次，有效保障了電網(wǎng)平衡。
國網(wǎng)保定供電公司自主研發(fā)了“三合一”調(diào)度集約化監(jiān)控終端，還能在其中嵌入5G路由器，支撐基于5G通信對分布式光伏進(jìn)行監(jiān)控的技術(shù)應(yīng)用。
5G技術(shù)，又能為分布式光伏監(jiān)控帶來什么？
“5G技術(shù)可為分布式光伏和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換建起一條信息高速通道，將光伏逆變器與調(diào)度系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互由分鐘級提升至毫秒級。”張紀(jì)欣說，如果能實(shí)現(xiàn)這種毫秒級快速控制，不僅能調(diào)度分布式光伏參與電網(wǎng)調(diào)峰，還能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行起到正向支撐作用。
新能源電力按照人的指令并入電網(wǎng)，是技術(shù)人員解決的問題之一。他們還有一個(gè)目標(biāo)，讓這些電存放自如。
2022年，河北省能源局出臺《屋頂分布式光伏建設(shè)指導(dǎo)規(guī)范（試行）》，提出屋頂分布式光伏項(xiàng)目逐步按照“光伏+儲(chǔ)能”方式開發(fā)建設(shè)，統(tǒng)籌考慮負(fù)荷特性和電能質(zhì)量要求進(jìn)行儲(chǔ)能配置。配套儲(chǔ)能原則上應(yīng)在主要并網(wǎng)點(diǎn)集中建設(shè)，以解決部分臺區(qū)電壓偏差、設(shè)備重過載、就地?zé)o法消納等問題。
在分布式光伏建設(shè)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，可以減少電網(wǎng)的輸電損失和成本，提高太陽能發(fā)電的利用率。
這一目標(biāo)已成為現(xiàn)實(shí)。
國網(wǎng)保定供電公司在太和莊村建設(shè)的“源荷儲(chǔ)充”多元協(xié)同臺區(qū)微網(wǎng)示范區(qū)，配建了100千瓦的儲(chǔ)能裝置和柔性充電樁。
“儲(chǔ)能裝置就像一個(gè)大型充電寶，在白天光伏發(fā)電高峰時(shí)段，可以把富余的電能存起來，到了晚上光伏不發(fā)電了，再把這部分電能釋放出來。”張紀(jì)欣介紹。
儲(chǔ)能，為解決新能源消納提供了新的方向。
在“源荷儲(chǔ)充”的互動(dòng)中，家家戶戶的新能源汽車也能化身小型儲(chǔ)能裝置，通過充電樁，在光伏發(fā)電高峰為自身充電，在光伏發(fā)電低谷向電網(wǎng)反向供電，參與電力調(diào)峰和需求響應(yīng)。
從配套儲(chǔ)能裝置到新能源汽車，這一微網(wǎng)示范區(qū)整合各類可調(diào)資源，為分布式光伏柔性調(diào)節(jié)提供了多種方案，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能在電網(wǎng)末端的利用最大化。
這也是近年來，我省大力推進(jìn)“分布式光伏+儲(chǔ)能”模式的一項(xiàng)具體應(yīng)用。
“因隨機(jī)性、波動(dòng)性強(qiáng)，難以調(diào)度控制的分布式光伏等新能源，在電力系統(tǒng)中一直像個(gè)‘調(diào)皮小孩’。隨著一系列新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，這個(gè)‘調(diào)皮小孩’正在成長為電力系統(tǒng)中的‘靠譜青年’。”張紀(jì)欣說。（河北日報(bào)記者 常方圓）
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工廠屋頂建起“綠色電站”
5月18日15時(shí)許，巨力索具股份有限公司（以下簡稱“巨力索具”）吊帶生產(chǎn)廠房屋頂上，兩臺光伏自動(dòng)清掃機(jī)器人正在作業(yè)。機(jī)器人沿著一排排光伏板勻速前進(jìn)，除塵刷不停滾動(dòng)。一來一回清掃兩遍后，原本蒙著灰塵的光伏板重現(xiàn)明亮的藍(lán)色。
“為了保證發(fā)電效率，我們每周會(huì)對光伏板進(jìn)行兩次清潔。投入自動(dòng)清掃機(jī)器人后，每年可節(jié)省人工300個(gè)工時(shí)，節(jié)水100多噸。”巨力索具動(dòng)力部部長趙福鋼說。
放眼望去，巨力索具多個(gè)廠房屋頂上，大片大片的藍(lán)色光伏板整齊排列，非常壯觀。
“我們公司的‘金太陽’工程共建設(shè)屋頂光伏裝機(jī)20兆瓦，于2013年、2015年分兩期建成，均為自發(fā)自用。”趙福鋼介紹，目前，巨力索具的屋頂光伏年均發(fā)電量達(dá)1700萬千瓦時(shí)，約占企業(yè)年總用電量的30%。
光伏發(fā)電，不僅讓企業(yè)生產(chǎn)用上了清潔電力，更為企業(yè)節(jié)約了用電成本。
“目前，算上折舊、日常維護(hù)管理等成本，我們光伏發(fā)電的成本每度電僅0.18元，遠(yuǎn)低于公司平均的購電價(jià)格。光伏發(fā)電，每年可為公司節(jié)約用電成本約1300萬元。”趙福鋼說。
著力優(yōu)化工業(yè)用能結(jié)構(gòu)，推進(jìn)能源節(jié)約高效利用。近年來，河北積極推進(jìn)智能微電網(wǎng)、分布式光伏建設(shè)，支持企業(yè)結(jié)合分布式新能源發(fā)展規(guī)模，利用儲(chǔ)能裝置，促進(jìn)新能源就近就地消納。
去年，石家莊市出臺《石家莊市工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，提出鼓勵(lì)企業(yè)、園區(qū)就近利用清潔能源，支持具備條件的企業(yè)開展“光伏+儲(chǔ)能”等建設(shè)。增強(qiáng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)，引導(dǎo)企業(yè)、園區(qū)加快分布式光伏、分散式風(fēng)電、多元儲(chǔ)能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行，推進(jìn)多能高效互補(bǔ)利用，促進(jìn)就近大規(guī)模高比例消納可再生能源。
此前，唐山市也在《唐山市光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃（2022—2035年）》中明確，積極推進(jìn)工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等屋頂光伏利用，推廣光伏發(fā)電與建筑一體化應(yīng)用。積極引導(dǎo)和推進(jìn)高能耗、具備光伏開發(fā)建設(shè)條件的企業(yè)（項(xiàng)目）配套開發(fā)光伏項(xiàng)目，新建廠房及配套用房或者老舊廠房升級改造，按照“宜規(guī)盡規(guī)”“宜建盡建”的原則進(jìn)行光伏開發(fā)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目開發(fā)。
政府的引導(dǎo)和企業(yè)的選擇不謀而合。發(fā)展分布式新能源，自發(fā)自用清潔電能，正成為越來越多企業(yè)的選擇。
