一、前言

 

　　本人自1982年開(kāi)始從事光伏發(fā)電系統(tǒng)工程和相關(guān)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，至今已經(jīng)38年。作為一名光伏領(lǐng)域的老兵，一直以來(lái)很想就光伏發(fā)電消納問(wèn)題發(fā)表一些個(gè)人看法。自2021年始，光伏發(fā)電將走入平價(jià)時(shí)代，成本將不再成為規(guī)模化發(fā)展的主要障礙，而電網(wǎng)消納或?qū)⒊蔀樽钪饕闹萍s因素。本文針對(duì)集中式光伏電站和分布式光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的占比、消納條件和主要問(wèn)題分別進(jìn)行了分析，得出的結(jié)論是：只要統(tǒng)一思想，統(tǒng)一行動(dòng)，在高比例可再生能源情景下，2050實(shí)現(xiàn)光伏總裝機(jī)20億千瓦，2021-2050每年平均裝機(jī)60GW是可行的，并不存在消納不了的技術(shù)障礙。本文僅從光伏發(fā)電的角度對(duì)消納問(wèn)題進(jìn)行分析，偏頗之處在所難免，僅供討論。

 

　　二、光伏發(fā)電消納問(wèn)題的探討

 

　　討論光伏發(fā)電的消納問(wèn)題，也就是光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的滲透率問(wèn)題。眾所周知，光伏發(fā)電具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的特點(diǎn)，白天發(fā)電晚上不發(fā)電，陰雨天也不能發(fā)電，云層的干擾還會(huì)造成不穩(wěn)定輸出。那么，電網(wǎng)能夠接受多高比例（滲透率）的光伏發(fā)電呢？這個(gè)問(wèn)題需要對(duì)集中式光伏電站和分布式光伏分別闡述。

 

　　2.1 集中式光伏電站：

 

　　凡接入10kV及以上公共電網(wǎng)，所發(fā)電量全部賣(mài)給電網(wǎng)的均屬于集中式光伏電站。集中式光伏電站的控制、調(diào)度權(quán)在電網(wǎng)企業(yè)。光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的滲透率與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力密切相關(guān)。電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力通常通過(guò)如下幾種方式實(shí)現(xiàn)：

 

　　2.1.1 同步電網(wǎng)和互補(bǔ)電源：

 

　　2019年12月20日，德國(guó)聯(lián)邦電網(wǎng)署（BNetzA）通過(guò)了《2019—2030年電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃》，基于2030年將可再生能源發(fā)電提高到65%的目標(biāo)，需要新建近3600公里的輸電線(xiàn)路和修建從石勒蘇益荷爾斯泰因州到北威州的高壓直流輸電通道，這些線(xiàn)路甚至考慮鋪設(shè)地下電纜實(shí)現(xiàn)[1]。德國(guó)政府和電網(wǎng)專(zhuān)家認(rèn)為，解決德國(guó)境內(nèi)解決高比例、波動(dòng)性可再生能源情景下電力平衡的主要出路仍是擴(kuò)建電網(wǎng)，電力系統(tǒng)覆蓋范圍越大，越可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的電力平衡。

 

　　曾經(jīng)在討論國(guó)家“十四五”電力規(guī)劃時(shí)碰到一位專(zhuān)家，固執(zhí)地認(rèn)為：“光伏發(fā)電的比例一定高不了，因?yàn)槿绻B續(xù)下雨一周（這在南方是常有的事），就會(huì)無(wú)法滿(mǎn)足電力供應(yīng)”。中國(guó)有一句老話(huà)，叫做“十里不同天”，或“東邊日出西邊雨”，如果同步電網(wǎng)的覆蓋范圍足夠大，雖然局部地區(qū)在下雨，但晴天地方的光伏仍在發(fā)電，便能夠達(dá)到統(tǒng)計(jì)平均的電力需求。對(duì)此，還可以看一看德國(guó)高比例光伏電源結(jié)構(gòu)下如何度過(guò)了日全食：2015年3月20日，德國(guó)遭遇日全食的考驗(yàn)。日全食發(fā)生在當(dāng)日9：30-11：30間，彼時(shí)德國(guó)光伏總裝機(jī)為39GW，而最大負(fù)荷為80GW（光伏的功率滲透率接近50%）。為了度過(guò)日全食，德國(guó)做了充分的準(zhǔn)備，包括備用機(jī)組，負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)以及光伏發(fā)電功率調(diào)節(jié)等。最后依托北歐強(qiáng)大的電網(wǎng)，僅僅是減少了部分負(fù)荷和光伏出力，甚至沒(méi)有啟動(dòng)備用電源，就安全度過(guò)了日全食。

 

　　IEA PVPS（國(guó)際能源署光伏發(fā)電委員會(huì)）曾經(jīng)提出建設(shè)東北亞（中國(guó)、蒙古、日本、韓國(guó)，朝鮮）同步電網(wǎng)的設(shè)想，歐洲也曾提出覆蓋地中海、北非和歐洲大陸的EUMENA（Europe，Mediterranean Region and North Africa）計(jì)劃。

 

 

　　互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)也很重要，在一個(gè)供電區(qū)域內(nèi)的互補(bǔ)型電源越多，對(duì)于抑制光伏電力的波動(dòng)性和不連續(xù)性越有效。與光伏相對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)電源包括：火電、氣電、水電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電等。

 

　　總之，同步電網(wǎng)和互補(bǔ)電源將會(huì)對(duì)高比例波動(dòng)性可再生能源電力結(jié)構(gòu)下電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮重要的支撐作用。

 

　　2.1.2 火電調(diào)節(jié)機(jī)組

 

　　2013年5月，德國(guó)國(guó)際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）發(fā)布了一份報(bào)告，題目是：德國(guó)能源轉(zhuǎn)型的12個(gè)見(jiàn)解。這份報(bào)告中提出了德國(guó)的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)：到2050年，實(shí)現(xiàn)以風(fēng)能和太陽(yáng)能為主的可再生能源在電力消費(fèi)中的比重達(dá)到80%以上，在一次能源消費(fèi)中的比重達(dá)到60%以上。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，常規(guī)火電機(jī)組將由現(xiàn)在的“基荷電力”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;調(diào)節(jié)電力”，不但是燃?xì)獍l(fā)電，燃煤電廠(chǎng)也必須參與調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的電廠(chǎng)需要改進(jìn)，最低負(fù)荷率由現(xiàn)在的40%下降到20%；燃煤電廠(chǎng)5分鐘內(nèi)的爬坡和退坡能力由現(xiàn)在的5-10%，提高到20-40%；燃煤電廠(chǎng)的冷啟動(dòng)時(shí)間由現(xiàn)在的10小時(shí)，降低到4-6小時(shí)。報(bào)告給出的技術(shù)指標(biāo)如下：

 

 

　　對(duì)于高比例可再生能源的電源體系，火電調(diào)節(jié)和備用機(jī)組在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行上，將起到舉足輕重的作用。

 

　　2.1.3 儲(chǔ)能

 

　　有了同步電網(wǎng)、互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)和火電的靈活性升級(jí)，網(wǎng)側(cè)配置大規(guī)模儲(chǔ)能的必要性就不那么重要了。“德國(guó)能源轉(zhuǎn)型的12個(gè)見(jiàn)解”還給出這樣的結(jié)論：只有當(dāng)可再生能源（主要指風(fēng)電和光伏）占比超過(guò)70%時(shí)，新的儲(chǔ)能技術(shù)（化學(xué)電源、壓縮空氣、電轉(zhuǎn)氣等）才有必要。從中國(guó)的情況分析，集中式光伏電站絕大部分安裝在中、西部，而中西部水資源匱乏，即使對(duì)于有水資源的地方，傳統(tǒng)的抽水蓄能電站存在滲漏，揮發(fā)，效率低等嚴(yán)重問(wèn)題，認(rèn)真用好這些珍貴如油的水資源，比用來(lái)建造抽水蓄能電站要合算得多。對(duì)于化學(xué)電源，受成本和壽命的雙重限制，當(dāng)前沒(méi)有任何經(jīng)濟(jì)性。因此，在電網(wǎng)側(cè)建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)能用于平衡高比例、波動(dòng)性可再生能源電力在10年之內(nèi)都是不可行的。

 

　　網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能裝置的配置是電網(wǎng)企業(yè)需要考慮的，并不是集中式光伏電站的職責(zé)范圍。但集中式光伏電站在電力交易市場(chǎng)建立起來(lái)之后，會(huì)主動(dòng)建設(shè)站內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)。一旦站內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)建立起來(lái)，電站就有了調(diào)節(jié)能力，可以根據(jù)電力市場(chǎng)的電價(jià)擇機(jī)出售，使得收益最大化。有了站內(nèi)儲(chǔ)能，還能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供一定的調(diào)度靈活性，并有效減少特定情況下棄光的損失。因此，站內(nèi)儲(chǔ)能對(duì)于集中式光伏電站來(lái)講，也會(huì)有不錯(cuò)的潛在市場(chǎng)。

 

　　2.1.4 只要政策放開(kāi)，光伏電站就有市場(chǎng)

 

　　中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)2018年發(fā)布的光伏路線(xiàn)圖預(yù)測(cè)：2021年，光伏發(fā)電年滿(mǎn)發(fā)1500小時(shí)，成本可以降到0.30元/kWh（圖2）。對(duì)于集中式光伏電站，是否盈利的參考電價(jià)是脫硫燃煤上網(wǎng)電價(jià)，全國(guó)平均值為0.3608元/kWh（見(jiàn)表2），西部省區(qū)普遍低于0.35元/kWh。也就是說(shuō)，進(jìn)入平價(jià)、取消補(bǔ)貼后，集中式光伏電站的贏利空間非常有限。但如果能夠在政策上放開(kāi)，情況就會(huì)大不一樣。

 

　　目前，國(guó)際上普遍采用提高“光伏-逆變器容配比” （PVIR）的創(chuàng)新手段來(lái)降低度電成本。如果光伏-逆變器容配比為1.2：1.0， 意味著電站直流側(cè)光伏功率比逆變器功率擴(kuò)裝20%，電站的等效利用小時(shí)數(shù)將從容配比1.0：1.0的1500小時(shí)提高到1800，發(fā)電量提高20%，而增加的投入僅僅是直流側(cè)的光伏組件，發(fā)電成本大幅度下降。圖2顯示，當(dāng)發(fā)電小時(shí)數(shù)達(dá)到1800時(shí)，2021年光伏發(fā)電成本將下降到0.18元/kWh，與脫硫電價(jià)相比較，具有相當(dāng)大的盈利空間。對(duì)于光伏-逆變器容配比的詳細(xì)分析可以參閱我的另一篇論文。美國(guó)一類(lèi)資源區(qū)光伏電站的容配比通常在1.4：1.0， 歐洲電站普遍在1.5-1.6：1.0， 日本的光伏電站甚至高達(dá)2.0：1.0。中國(guó)目前并不支持提高容配比，有些省份甚至嚴(yán)查直流側(cè)光伏擴(kuò)裝，如發(fā)現(xiàn)會(huì)責(zé)令限期拆除。

 

　　放開(kāi)光伏-逆變器的容配比，光伏電站在一類(lèi)資源區(qū)全年至少可以滿(mǎn)發(fā)1800小時(shí)，甚至超過(guò)2000小時(shí)。然而，國(guó)家發(fā)改委和能源局發(fā)文規(guī)定一類(lèi)資源區(qū)光伏電站的“保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)”僅為1500小時(shí)，“保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)”的規(guī)定無(wú)疑阻礙了技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)行封堵了光伏進(jìn)一步降低成本的通路。當(dāng)然，提出保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)是為了避免更嚴(yán)重的棄光，本意是好的，但也成為阻礙光伏進(jìn)一步降低成本的絆腳石。這其實(shí)也是中國(guó)特色，國(guó)際上都是優(yōu)先全額收購(gòu)光伏電量。

 

　　只要放開(kāi)光伏-逆變器容配比，同時(shí)取消光伏電站“保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)”的限制，保證光伏“先發(fā)、滿(mǎn)發(fā)”，集中式光伏電站的發(fā)電成本就有望下降到0.2元/kWh以下，沒(méi)有補(bǔ)貼情況下也將會(huì)有很大的市場(chǎng)。

 

 

　　展望未來(lái)，除了制造端光伏產(chǎn)品進(jìn)一步提高效率，降低成本外，在應(yīng)用端的創(chuàng)新空間還非常大，如：提高容配比，1500V系統(tǒng)，太陽(yáng)跟蹤器，提高能效比（PR），采用雙面組件，智能運(yùn)維等等?？梢灶A(yù)見(jiàn)，光伏發(fā)電的成本在10年內(nèi)有望下降到0.1元/kWh（實(shí)際上，2019年國(guó)內(nèi)光伏電站最低投標(biāo)電價(jià)已經(jīng)是0.26元/kWh，國(guó)際上最低是1.65美分/kWh，相當(dāng)于0.10元人民幣）。超低的光伏電價(jià)必將有力推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這是我們翹首以待的明天。

 

　　2.1.5 當(dāng)前的問(wèn)題

 

　　2.1.5.1 中國(guó)的特點(diǎn)是西部資源豐富（包括常規(guī)資源和可再生能源資源），而負(fù)荷中心在東部，因此為了平衡東西部資源和負(fù)荷不平衡的問(wèn)題，尤其考慮到未來(lái)高比例可再生能源的消納，建立輸電通道是必須的。當(dāng)前的問(wèn)題是：①通道不足，規(guī)劃建設(shè)周期長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足需要，將來(lái)是否可以考慮地下通道？②通道的利用率太低，據(jù)報(bào)道[19]，超高壓輸電通道的實(shí)際利用率不足30%，甚至更低！對(duì)非水可再生能源電力的輸送占比不足15%。③同步電網(wǎng)不同步，跨省通道不暢通。

 

　　2.1.5.2 互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)劃和部署。

 

　　2.1.5.3 火電的靈活性改造進(jìn)展緩慢，現(xiàn)有機(jī)組調(diào)節(jié)性能差，最低負(fù)荷能力僅能達(dá)到50%；其次是個(gè)別省區(qū)新能源裝機(jī)比例高，總調(diào)節(jié)能力不足。中國(guó)電科院張軍軍曾經(jīng)給出這樣的分析：在西部個(gè)別省區(qū)中午時(shí)段新能源達(dá)日最大發(fā)電出力時(shí)，瞬時(shí)新能源功率滲透率高達(dá)80%，火電機(jī)組的調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重不足。這也是某些省區(qū)出現(xiàn)棄光、棄風(fēng)的原因之一。除了技術(shù)原因，對(duì)于火電的靈活性改造，也還缺乏相應(yīng)的電價(jià)體系和鼓勵(lì)機(jī)制。

 

　　2.1.5.4 網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能很有限，10年之內(nèi)不會(huì)有大的改善；跨省電力交易市場(chǎng)尚未建立，配置光伏電站站內(nèi)儲(chǔ)能沒(méi)有動(dòng)力，目前站內(nèi)儲(chǔ)能僅有零星示范。

 

　　2.1.5.5 與傳統(tǒng)電力爭(zhēng)奪市場(chǎng)是當(dāng)前阻礙光伏規(guī)模化發(fā)展的主要矛盾，很多省區(qū)開(kāi)展并鼓勵(lì)非水可再生能源電量的發(fā)電權(quán)交易，說(shuō)白了就是“你交錢(qián)，就讓你發(fā)；你不交錢(qián)，就限制你發(fā)”。能夠拿錢(qián)來(lái)買(mǎi)的“消納能力”絕對(duì)不是技術(shù)問(wèn)題，而是利益之爭(zhēng)。

 

　　2.1.5.6 政策尚未對(duì)光伏發(fā)電松綁：光伏-逆變器容配比沒(méi)有放開(kāi)，光伏“保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)”的規(guī)定值偏低， 不利于光伏電站進(jìn)一步降低度電成本。

 

　　2.1.6 小結(jié)

 

　　綜上所述，通過(guò)同步電網(wǎng)，互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)，火電調(diào)節(jié)機(jī)組，網(wǎng)側(cè)/站內(nèi)儲(chǔ)能等條件和措施， 電網(wǎng)就會(huì)有足夠的調(diào)節(jié)能力，完全可以滿(mǎn)足高比例（至少70%）非水可再生能源的電源結(jié)構(gòu)要求。按照國(guó)家可再生能源中心提出的發(fā)展目標(biāo)[9]，到2050年集中式光伏電站的裝機(jī)10億千瓦，從2021年開(kāi)始，平均每年裝機(jī)30GW，不應(yīng)存在任何消納障礙。關(guān)鍵是需要解決好上述問(wèn)題。

 

　　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(guó)可以表現(xiàn)為如下三種類(lèi)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(hù)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(hù)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(méi)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(xiàn)與負(fù)荷曲線(xiàn)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(wèn)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(wèn)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)?；l(fā)展的商業(yè)基礎(chǔ)？第二，在規(guī)?；l(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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

 

　　根據(jù)能源局的文件，2021年開(kāi)始，無(wú)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(gòu)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(xiāo)售電價(jià)，而銷(xiāo)售電價(jià)最低也要0.5元/kWh以上。也就是說(shuō)，一旦光伏電價(jià)低于0.5元/kWh，則對(duì)于所有用電戶(hù)，用光伏的電都比買(mǎi)電網(wǎng)的電便宜。我國(guó)的電網(wǎng)銷(xiāo)售電價(jià)列表如下：

 

 

　　中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的路線(xiàn)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(shuō)明，沒(méi)有補(bǔ)貼情況下，分布式光伏在中國(guó)東部（三類(lèi)資源區(qū)）具備商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)10年內(nèi)，分布式光伏在三類(lèi)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(lái)巨大的市場(chǎng)?？傊?，在2021年以后的平價(jià)時(shí)代，光伏發(fā)電在成本上很有競(jìng)爭(zhēng)力，完全具備規(guī)模化發(fā)展的商業(yè)潛力。目前，美國(guó)、歐洲各國(guó)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(guó)、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(xiāo)售電價(jià)（目前國(guó)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(wèn)題。“凈電量計(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(hù)電表，按照“凈電量”結(jié)算即可，大大減輕了工作量，簡(jiǎn)單易行。但目前國(guó)內(nèi)并不允許按照“凈電量計(jì)量”方式運(yùn)行。建議2021年開(kāi)始（平價(jià)時(shí)代）對(duì)戶(hù)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(hù)用光伏的收益，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大戶(hù)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(guò)日本的凈零能耗建筑（光伏專(zhuān)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(hù)用光伏快速發(fā)展，連續(xù)3年裝機(jī)接近或超過(guò)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(guò)智能化管理（類(lèi)似于德國(guó)的“智能家居”），做到用戶(hù)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(lái)電量?jī)糨敵?，還可以賺錢(qián)。因?yàn)?ldquo;凈零能耗”建筑必須與建筑節(jié)能相結(jié)合，實(shí)施起來(lái)比較復(fù)雜，建議在國(guó)內(nèi)先開(kāi)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(gòu)電或向電網(wǎng)賣(mài)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(wú)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(yíng)商投資建設(shè)，為一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多用戶(hù)供電，由微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商管理和經(jīng)營(yíng)，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(yíng)時(shí)可以保證微網(wǎng)內(nèi)全部用電戶(hù)或主要用電戶(hù)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(yíng)，是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)權(quán)開(kāi)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(mǎn)足電網(wǎng)要求，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)，是未來(lái)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(guó)電力公司（KEPCO）實(shí)施的智能電網(wǎng)（Smart Grid）項(xiàng)目均屬此類(lèi)。

 

 

　　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某杀敬蟠蟮陀陔娋W(wǎng)的零售電價(jià)，價(jià)差足以支持安裝儲(chǔ)能，這與德國(guó)和日本的情況類(lèi)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(lái)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(méi)有定論，可以肯定的是，高滲透率分布式光伏會(huì)帶來(lái)“逆功率流”問(wèn)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(wèn)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(wú)功補(bǔ)償（逆變器有此功能，無(wú)須額外增添無(wú)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(guó)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(guò)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(méi)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(xiàn)”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(guò)自身調(diào)節(jié)來(lái)滿(mǎn)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(hù)沒(méi)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(yáng)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(yáng)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(xiàn)就像是一只鴨子，因此被稱(chēng)為“鴨子曲線(xiàn)”。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(guó)加州近幾年來(lái)“鴨子曲線(xiàn)”的演變，隨著光伏裝機(jī)容量的逐年迅速上升，鴨子曲線(xiàn)將越來(lái)越明顯。

 

 

　　解決供電區(qū)域“鴨子曲線(xiàn)”問(wèn)題是電網(wǎng)企業(yè)的職責(zé)范圍，但電網(wǎng)企業(yè)又無(wú)法直接對(duì)分布式光伏進(jìn)行調(diào)度控制。“鴨子曲線(xiàn)”問(wèn)題的解決可以通過(guò)實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。白天陽(yáng)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(xiàn)”，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)?；l(fā)展，分布式儲(chǔ)能市場(chǎng)也會(huì)隨之興起。

 

　　2.2.4 存在問(wèn)題

 

　　1)分布式光伏具備商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但國(guó)家尚未對(duì)分布式光伏項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模全面放開(kāi)；

 

　　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(jī)，自發(fā)自用多了，電網(wǎng)賣(mài)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(méi)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(kāi)展沒(méi)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(guó)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(guó)也還沒(méi)有像日本“凈零能耗建筑”和德國(guó)“智能家居”那樣類(lèi)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(yíng)權(quán)尚未開(kāi)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(kāi)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(jìng)爭(zhēng)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(wèn)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(lài)于電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電價(jià)體系的建立。

 

　　三、高比例可再生能源結(jié)構(gòu)是能源轉(zhuǎn)型的天下大勢(shì)

 

　　孫中山先生講：“天下大勢(shì)，浩浩湯湯，順之者昌，逆之者亡”。從常規(guī)能源為主的電力結(jié)構(gòu)向高比例可再生能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型就是天下大勢(shì)，已經(jīng)成為世界共識(shí)。國(guó)際能源署（IEA PVPS），國(guó)際可再生能源署（IRENA），歐盟委員會(huì)，德國(guó)，日本以及很多國(guó)際研究機(jī)構(gòu)研究報(bào)告的結(jié)論都不約而同地指出，未來(lái)世界的能源和電力結(jié)構(gòu)是高比例可再生能源，甚至是100%可再生能源結(jié)構(gòu)。尤其值得注意的是，高比例可再生能源結(jié)構(gòu)中，光伏的占比是最高的（沒(méi)有之一）！IRENA預(yù)測(cè)，2050年光伏全球裝機(jī)8519GW，風(fēng)電裝機(jī)6014GW，光伏和風(fēng)電占全球電力裝機(jī)的72.5%，可再生能源發(fā)電量將占全球發(fā)電量的86%！DNV.GL預(yù)測(cè)，到2050年全球光伏累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到18000GW，占到全球總電力裝機(jī)的50%以上；由德國(guó)環(huán)境基金（DBU）支持的LUT “全球100%可再生能源電力結(jié)構(gòu)”的研究報(bào)告預(yù)測(cè)，2050年，光伏發(fā)電在全球電力供應(yīng)的占比將達(dá)到69%，全球光伏裝機(jī)將達(dá)到22000GW！一浪高過(guò)一浪！伴隨著光伏高比例發(fā)展，化學(xué)儲(chǔ)能也將迎來(lái)前所未有的蓬勃商機(jī)。LUT報(bào)告指出：2015年，國(guó)際上93%的儲(chǔ)能為抽水蓄能（Pump Hydro Storage），蓄電池儲(chǔ)能僅占到7%；到2050年，儲(chǔ)能總量將是2015年的458倍！蓄電池化學(xué)儲(chǔ)能將占到95%，抽水蓄能僅占到1%（占比倒過(guò)來(lái)了）。總之，高比例可再生能源是世界能源轉(zhuǎn)型的方向，而光伏將成為未來(lái)世界最主要的電力來(lái)源。

 

 

　　就中國(guó)而言，迫于能源供給和溫室氣體減排的壓力，能源轉(zhuǎn)型更是迫在眉睫。中國(guó)從2007年始成為溫室氣體排放世界第一大國(guó)，目前是世界能源消費(fèi)第一大國(guó)，是世界最大的電力裝機(jī)和電力消費(fèi)國(guó)，是世界最大的煤炭和石油進(jìn)口國(guó)，中國(guó)石油對(duì)外依存度超過(guò)70%，天然氣對(duì)外依存度達(dá)到45%。然而，中國(guó)常規(guī)能源的儲(chǔ)采比還不到世界平均值的50%，中國(guó)如果保持現(xiàn)狀不做任何改變，30年之后中國(guó)的石油、天然氣，甚至煤炭，都將消耗殆盡，中國(guó)如果不能在今后20-30年內(nèi)完成向高比例可再生能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，則勢(shì)必面臨巨大的能源安全問(wèn)題。

 

 

　　國(guó)家可再生能源中心依據(jù)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型要求，2018年發(fā)布了研究報(bào)告“中國(guó)可再生能源展望2018”，提出到2050年，中國(guó)可再生能源在一次能源消費(fèi)中的占比達(dá)到60%以上，在電力消費(fèi)的比重達(dá)到90%以上的中國(guó)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)。僅以電力、光伏和化石能源電力的發(fā)展目標(biāo)為例：

 

　　

　　火電裝機(jī)需要從現(xiàn)在的60.2%下降到2050年的11.1%，發(fā)電量需要從現(xiàn)在的70.4%下降到14.0%；而光伏裝機(jī)需要從現(xiàn)在的9.2%上升到2050年的38.3%，發(fā)電量從現(xiàn)在的2.5%上升到19.3%。光伏裝機(jī)到2050年將超過(guò)20億千瓦（2000GW）。

　

　　中國(guó)的光伏制造業(yè)十分強(qiáng)大，光伏產(chǎn)品占全球總產(chǎn)量的70%以上，無(wú)論從制造、應(yīng)用還是裝備和研發(fā)，都處于世界領(lǐng)先，沒(méi)有制約因素，具備支持光伏規(guī)?；l(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

 

 

　　然而，最為重要的是：高比例可再生能源的能源/電力轉(zhuǎn)型方向必須在政府、電網(wǎng)和發(fā)電集團(tuán)之間達(dá)成共識(shí)，而且必須要有統(tǒng)一的行動(dòng)。“十四五”是光伏和風(fēng)電全面進(jìn)入平價(jià)時(shí)代的開(kāi)局5年，是承前啟后、繼往開(kāi)來(lái)的5年，非常關(guān)鍵。如果達(dá)成共識(shí)，則“十四五”所有新增電力裝機(jī)都應(yīng)該是清潔能源，包括水電、光伏、太陽(yáng)能熱發(fā)電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電和天然氣發(fā)電，燃煤電廠(chǎng)的存量裝機(jī)亦應(yīng)讓出發(fā)電量，以保證清潔電力的“先發(fā)、滿(mǎn)發(fā)”。

 

　　對(duì)于核電，坦率地講，我是一位旁觀者，從旁觀者的角度看，核電有2個(gè)致命的問(wèn)題沒(méi)有解決，一個(gè)是核廢料的處理，據(jù)說(shuō)關(guān)閉一座核電站周期比建一座核電站還要長(zhǎng)，成本比建一座核電站還要高。核廢料目前處理辦法只有深埋，然而它的半衰期長(zhǎng)達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)年，始終都在地下釋放并積累能量，是一顆定時(shí)炸彈，威脅著子孫后代的生存環(huán)境；另一個(gè)是核事故，一旦發(fā)生核事故就將是滅頂之災(zāi)（俄羅斯的切爾諾貝利和日本福島就是先例）。我想問(wèn)的是：如果光伏+儲(chǔ)能能夠滿(mǎn)足中國(guó)的電力需求，為什么要冒如此高的風(fēng)險(xiǎn)去建核電站？如果拿核電站和燃煤電廠(chǎng)相比較，從安全角度出發(fā)，我寧肯支持上燃煤電廠(chǎng)。

 

　　四、結(jié)論和建議

 

　　結(jié)論：

 

　　1)從技術(shù)角度講并不存在高滲透率光伏情景下的消納問(wèn)題，關(guān)鍵是政府、電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)必須統(tǒng)一思想，堅(jiān)定高比例可再生能源的能源轉(zhuǎn)型的大方向，而且要統(tǒng)一行動(dòng)。否則，再美好的藍(lán)圖也會(huì)成為一紙空文；

 

　　2)對(duì)于集中式光伏電站，通過(guò)同步電網(wǎng)、互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)、火電調(diào)節(jié)機(jī)組、網(wǎng)側(cè)/站內(nèi)儲(chǔ)能等措施，使電網(wǎng)具備足夠的調(diào)節(jié)能力，在風(fēng)光等波動(dòng)性可再生能源滲透率達(dá)到70%時(shí)，也不會(huì)有電網(wǎng)安全和消納問(wèn)題；

 

　　3)對(duì)于分布式光伏，在平價(jià)時(shí)代具備較強(qiáng)商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)潛力巨大。依靠分布式光伏自身調(diào)節(jié)能力，滲透率可以做到100%。對(duì)于分布式光伏不應(yīng)設(shè)置滲透率上限；

 

　　4)在向高比例可再生能源轉(zhuǎn)型過(guò)程和大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電的進(jìn)程中，電化學(xué)儲(chǔ)能將會(huì)發(fā)揮重要作用，具有巨大的潛在市場(chǎng)，必將帶來(lái)新的商機(jī)；

 

　　建議：

 

　　1)“十四五”是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之年，建議新增電力裝機(jī)均為清潔電力，包括水電、風(fēng)電、光伏、太陽(yáng)能熱發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電和氣電，燃煤電廠(chǎng)的存量裝機(jī)需要讓出電量，以保證清潔能源電力的先發(fā)、滿(mǎn)發(fā)；

 

　　2)對(duì)于集中式光伏電站，放開(kāi)光伏-逆變器容配比，取消“保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)”的限制，給予“先發(fā)、滿(mǎn)發(fā)”的優(yōu)先權(quán)；

 

　　3)對(duì)于分布式光伏放開(kāi)年度規(guī)模限制，對(duì)“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的戶(hù)用光伏系統(tǒng)按照“凈電量計(jì)量”模式計(jì)量和結(jié)算；適時(shí)啟動(dòng) “凈零電耗建筑”計(jì)劃和示范；鼓勵(lì)投資光伏微電網(wǎng)項(xiàng)目；

 

　　4)努力推進(jìn)電力體制改革，放開(kāi)配電網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)權(quán)；加快進(jìn)行電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電價(jià)體系的建設(shè)；

 

　　5)出臺(tái)針對(duì)性的政策和價(jià)格體系，激勵(lì)光伏系統(tǒng)提高自身調(diào)節(jié)能力，加速儲(chǔ)能市場(chǎng)的規(guī)?；l(fā)展；

 

　　6)“他山之石，可以攻玉”建議決策部門(mén)和電網(wǎng)企業(yè)考察調(diào)研國(guó)際相關(guān)技術(shù)和政策，確保中國(guó)能源/電力發(fā)展方向正確無(wú)誤?？疾煺{(diào)研項(xiàng)目包括但不限于：高比例可再生能源的發(fā)展路線(xiàn)和政策措施（美國(guó)加州、歐盟、德國(guó)、丹麥、日本、澳大利亞），電力交易市場(chǎng)和實(shí)時(shí)價(jià)格體系（美國(guó)、北歐電網(wǎng)、日本），光伏-逆變器容配比（美國(guó)、德國(guó)、日本、印度），凈電量計(jì)量（美國(guó)、歐洲、日本），凈零能耗建筑和智能家居（日本、德國(guó)、荷蘭），微電網(wǎng)（美國(guó)、德國(guó)、丹麥、希臘、日本、韓國(guó)），分布式光伏造成的“鴨子曲線(xiàn)”及其解決辦法（美國(guó)加州、德國(guó)、日本）。