光伏發(fā)電接入方式及經(jīng)濟效益評估
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摘要：農(nóng)村貧困人口數(shù)量相對較多，脫貧攻堅任務(wù)比較嚴峻。在研究農(nóng)村扶貧問題的過程中，常提及“精準扶貧”的概念，在精準扶貧過程中，選擇能夠適應(yīng)貧困區(qū)域具體情況的扶貧方式，針對貧困人口重點幫扶。在落實精準扶貧任務(wù)的過程中，“光伏扶貧”的概念被提出并成為當前農(nóng)村脫貧攻堅戰(zhàn)中的重要內(nèi)容。從技術(shù)角度來看，光伏扶貧發(fā)電站在并入電網(wǎng)的過程中，其接入方式是整個項目的重要內(nèi)容之一，而作為精準扶貧項目，當然也重視其所帶來的經(jīng)濟效益。針對扶貧光伏發(fā)電典型接入方式及經(jīng)濟效益相關(guān)內(nèi)容進行詳細分析。
關(guān)鍵詞：光伏扶貧；接入方式；光伏電站；經(jīng)濟效益
光伏扶貧項目的基礎(chǔ)是中國近年來快速發(fā)展的光伏發(fā)電技術(shù)，隨著材料技術(shù)和整體發(fā)電效率的有效提升，光伏發(fā)電成為了一種具有較高經(jīng)濟效益且能夠改善中國電能供應(yīng)結(jié)構(gòu)的新型發(fā)電方式。由于光伏發(fā)電對人力需求相對較少，光伏發(fā)電項目能夠以其經(jīng)濟特性作為農(nóng)村精準扶貧的重要內(nèi)容來實現(xiàn)對農(nóng)村貧困人口的有效幫扶。在充分利用農(nóng)村資源特點的情況下，光伏電站不僅能夠為貧困人口解決自身用電問題，同時還能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔懿⑷雵译娋W(wǎng)，以此獲得一定的經(jīng)濟效益。在整個光伏扶貧項目中，有兩個問題需要進行深入研究，即接入國家電網(wǎng)的具體方式和具體的經(jīng)濟效益。由于農(nóng)村貧困區(qū)域在配電網(wǎng)供電能力和系統(tǒng)整體穩(wěn)定性方面還存在諸多問題，因此接入方式就成為了整個光伏扶貧項目的重點難題之一。鑒于此，有效分析光伏扶貧項目的接入方式及經(jīng)濟效益是非常有必要的。下面將對這些內(nèi)容進行詳細分析。
1光伏扶貧項目接入系統(tǒng)主要原則
在分析不同類型光伏扶貧項目接入系統(tǒng)的主要原則時，必須針對其熱容量范圍深入研究能夠接入的電壓等級和接入點。只有了解清楚這兩個問題，才能保障整個光伏扶貧項目能夠有效并入國家電網(wǎng)并在實際運行過程中安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地將自身產(chǎn)出的電能合并到國家電網(wǎng)的配電網(wǎng)之中。當前，中國光伏扶貧項目主要機組容量大致可以分為4個等級：a)8kW以內(nèi)的光伏電站。這類光伏電站主要是貧困戶個人的家庭光伏電站，機組總?cè)萘肯鄬^小，在并入國家電網(wǎng)的過程中，并網(wǎng)電壓等級一般也就為220V，也就是說，直接并入到民用常規(guī)電壓等級之中。b)與8kW相似的另一容量范圍則是8～400kW，其機組容量稍大一些，并網(wǎng)電壓等級自然也稍高，為380V。同8kW光伏電站一樣，8～400kW光伏電站的接入點也為配電室及箱式變壓器母線，對應(yīng)的電壓分別為220V、380V。c)機組容量達到400kW～6MW的光伏電站，其總?cè)萘肯鄬^大，并網(wǎng)電壓等級為10kV，接入點自然也是10kV線路，一般有開關(guān)站、配電室以及箱式變壓器。d)光伏發(fā)電站的容量一般在50MW以下，因此容量在6～50MW的光伏電站，其并網(wǎng)電壓等級為35kV、110kV（66kV），由于并入電壓高，其并入點也只能選擇變電站接入[1]。從當前農(nóng)村貧困地區(qū)配電網(wǎng)的整體情況來看，基礎(chǔ)普遍偏弱，很多貧困區(qū)域沒有35kV、110kV（66kV）的變電站，那么在實施光伏扶貧工程建立光伏電站的過程中應(yīng)該進行必要的電氣計算，保障整個工程能夠有一個相對較為完善的接入方案，能夠滿足并網(wǎng)要求并且持續(xù)穩(wěn)定地運行。在這一過程中，不僅要考慮相關(guān)區(qū)域的配電網(wǎng)具體情況，查看其具備的配電網(wǎng)電壓等級，同時還要查看其是否還有其他新能源并網(wǎng)的情況。由于很多貧困區(qū)域在政府扶持之下還有小水電、小風電等新能源發(fā)電并網(wǎng)的情況存在，如果沒有全面考慮這些問題，那么光伏電站的并入很可能威脅到以上那些新能源發(fā)電項目的穩(wěn)定運行，導(dǎo)致光伏電站在并網(wǎng)后給整個配電網(wǎng)帶來出力波動，影響整個配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行[2]。
2接入系統(tǒng)的典型方式
2.1高壓配電網(wǎng)接入。如果光伏電站總?cè)萘枯^大，那么其接入電網(wǎng)的形式一般為高壓配電網(wǎng)接入，也就是說，其并網(wǎng)電壓等級為35kV、110kV（66kV）。在這種級別的線路上并入，一般考慮兩種公共連接點，即公共連接點在35kV、110kV（66kV）母線上和公共連接點在T接點上，不論采用哪種方式，在接入過程中都必須充分考慮裝機容量問題。不同裝機容量在高壓配電網(wǎng)接入時選擇的具體電壓線路是不同的，一般情況下，6～30MW的總裝機容量對應(yīng)的接入電壓為35kV，而20～50MM的總裝機容量對應(yīng)的接入電壓則為110kV（66kV）。從技術(shù)上考慮，自然更應(yīng)該傾向于公共連接點在母線上的接入方式，因為這種連接方式在日后運行維護管理過程中都比較簡單，在不影響原有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上妥善完成了并網(wǎng)工作。但是從實際接入難度上來講，也要考慮貧困農(nóng)村區(qū)域35kV、110kV（66kV）線路在設(shè)計過程中留出的間隔，由于貧困地區(qū)配電網(wǎng)基礎(chǔ)普遍比較差，其間隔并不大，采用公共連接點直接在母線上的接入方式需要占用配電網(wǎng)間隔，因此雖然這種方式能夠為后期管理帶來極大的便利，但也還要考慮當?shù)嘏潆娋W(wǎng)實際情況。另一種接入方式雖然不占用配電網(wǎng)間隔，但是在建設(shè)、管理、維護過程中對正常供電影響較大，且繼電保護配置相對更加復(fù)雜，整體運行管理難度比較大[3]。2.2中壓配電網(wǎng)接入。中壓配電網(wǎng)接入針對的是10kV電網(wǎng)，其接入方式與光伏電站裝機容量有關(guān)。從當前技術(shù)角度來講，公共連接點位置與裝機容量有絕對的關(guān)系，在裝機容量為1～6MW時，公共連接點位置在變電站、箱式變電器、配電室等上；當裝機容量在400kW～6MW時，公共連接點位置在開關(guān)站、配電室以及箱式變電器上。中國貧困農(nóng)村區(qū)域10kV配電網(wǎng)存在輸電距離過遠、供電質(zhì)量相對不穩(wěn)定的缺點，將光伏電站產(chǎn)電送至10kV配電網(wǎng)，不僅降低了供電壓力，還提升了供電質(zhì)量。2.3低壓配電網(wǎng)接入。380V/220V電網(wǎng)的光伏電站接入，其公共連接點在箱式變電器或配電箱上，直接連入相關(guān)區(qū)域380V母線，每個并網(wǎng)點的總裝機容量應(yīng)該為8～400kW；公共連接點在架空線路或配電箱上的，總裝機容量不超過400kW。接入采用三相接入方式，如果總裝機容量在8kW以下，則采用單相接入方式。當前，農(nóng)村貧困區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)相對比較薄弱，常面臨總量限制的問題，這是因為相關(guān)區(qū)域配電網(wǎng)總負載量有限，在很多個人光伏小電站接入的情況下，薄弱的配電網(wǎng)很難承載，而且低壓配電網(wǎng)接入的光伏電站還面臨上網(wǎng)困難的問題，由于自身裝機容量本身較小，其滿足日常個人用電尚且可以，但余量上網(wǎng)則存在難度，加上本身投資問題，小容量光伏發(fā)電設(shè)備在經(jīng)濟性上還有待考慮[4]。
3經(jīng)濟效益評估
在本工程中，光伏組件尺寸為1956mm×992mm，每戶32塊太陽能板，工程包括2000戶，因此可得出太陽能電池板總數(shù)為64000塊，光伏發(fā)電功率為每戶10.24kWp，共計20480kWp。根據(jù)同類光伏扶貧工程的實際運行情況，其年平均運行時間為1527h，本工程與已知工程類型相似，所處地理位置能夠接收的太陽能資源也大致一致，因此可以計算出本工程年發(fā)電量大致為3.127296×107kW•h；本工程設(shè)備理論使用年限為25a，據(jù)此可計算出設(shè)備在全壽命周期中的發(fā)電總量為6.98854701×108kW•h；根據(jù)當前電價、預(yù)期電價波動以及用戶自身平均用電量，可以計算其余量上網(wǎng)總量，然后計算出相應(yīng)的效益情況，具體數(shù)據(jù)需要進一步統(tǒng)計計算。4結(jié)語光伏扶貧是國家“十三五”計劃脫貧攻堅戰(zhàn)略任務(wù)之一，它在國家發(fā)展及國情改善方面具有重要意義。該項目在一定程度上代表了黨和國家在農(nóng)村扶貧工作上的思路和方向，因此其重要性不言而喻。在項目建設(shè)過程中，必須根據(jù)現(xiàn)有資源及相關(guān)區(qū)域?qū)嶋H情況深入分析，在保證技術(shù)可行、運行穩(wěn)定的基礎(chǔ)上保障達到相應(yīng)的扶貧效果。
參考文獻：
［1］薛振宇，益西措姆，李敬如，等.扶貧光伏發(fā)電典型接入方式及經(jīng)濟效益評估［J］.供用電，2019，36(4)：79-85.
［2］梁夏濤.改進光伏扶貧電站接入電網(wǎng)方式的建議［J］.通訊世界，2017(22)：161.
［3］吳開宇，尹建坤，張靈敏.分布式扶貧光伏接入管控策略研究［J］.通訊世界，2018(6)：154-155.
［4］寇凌峰，徐毅虎，侯小剛.光伏扶貧電站應(yīng)用模式及準入容量優(yōu)化規(guī)劃［J］.供用電，2017，34(10)：14-18.
作者:馬春蘭 單位:水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院
