青海大规模光伏发电发展问题探讨

李春来,朱慧敏,孔祥鹏,赵世昌,王轩

(1.青海电力科学试验研究院,青海,西宁 810008;2.青海电力信息通信公司,青海,海晏 812200)

青海大规模光伏发电发展问题探讨

李春来1,朱慧敏2,孔祥鹏1,赵世昌1,王轩1

(1.青海电力科学试验研究院,青海,西宁 810008;2.青海电力信息通信公司,青海,海晏 812200)

分析了目前青海省光伏发电发展现状,探讨青海省大规模发展光伏电站面临的主要问题,并就问题的解决方案从技术措施和政策支持等角度予以阐述。为保证规模化光伏电站接入青海电网后电网的安全、稳定、经济运行提供了重要的理论支持和实践指导,对青海省光伏产业的发展乃至节能减排目标的实现起到重要作用。

光资源;并网;光伏发电

1 青海电网及光资源现状

青海省太阳能资源丰富,由于海拔高,大气稀薄,日光投射率高,日照时间长,加之气候干燥、降雨量小,云层遮蔽率低,全年太阳总辐射量可达5800MJ/m2～7400MJ/m2。柴达木盆地是青海省太阳能特别丰富的地区,全区面积 30.2万 km2,未利用土地面积 19.5万 km2,其中地势平缓且可用于太阳能发电的荒漠、沙地和戈壁等土地面积约 9.96万km2,理论装机可达 28亿 kW,理论发电量达到51200亿 kW·h,占青海省太阳能理论装机及发电量90%左右。青海省光资源分布见图 1。

图1 青海省光资源分布

《青海省柴达木盆地千万千瓦级光伏发电基地规划报告(2010年 -2030年)》[1]提出:2010年底柴达木盆地并网光伏电站装机容量达到 200MW;2011年 -2015年新增并网光伏电站装机容量 3000MW,总装机容量达 3200MW;2020年总装机达7500MW;2030年总装机达 20000MW。

2 青海电网开发光伏面临问题及解决思路

2.1 推进智能电网建设

由于目前光伏发电的装机总量相对较小,因此对电网带来的影响尚不明显。随着青海省光伏发电装机容量的不断增加,其对电网安全稳定运行带来的影响将日渐显著,主要包括局部电网乃至整个青海电网调频、调压压力与经济运行,电网稳定控制难度提高、电网电能质量下降等问题[2]。

2.1.1 青海电网调频、调压压力与经济运行

开展青海省光伏发电功率预测技术研究:一是建成光伏发电功率与气象信息的历史数据库;二是提出光伏发电功率预测的理论算法;三是开发出满足预测精度要求的实用化光伏发电功率短期预测系统。提高光伏电站自身功力可控性的智能控制技术,包括利用最大跟踪技术实现光伏电站的有功输出、有功变化率控制技术、光伏电站根据电网频率变化自动调节有功输出的动态控制技术。

2.1.2 电网稳定控制

光伏电站通过电力电子装置并网,其电压的调节和控制方式与常规电源方式不同,研究满足智能电网需求的光伏电站有功功率控制技术,包括利用光伏逆变器的无功输出能力进行接入点无功电压控制技术;光伏电站根据接入点电压变化自动调节无功输出的动态控制技术;综合利用各种无功补偿手段进行传输线路电压控制的技术[3]。研究光伏发电系统的电网分析模型,包括静态潮流分析、短路电流计算、机电和电磁暂态仿真所需的模型,并在现有的电力系统分析平台上实现。在光伏发电系统的典型运行方式和并网方式的基础上设置典型扰动,仿真大电网的动态特性,测试与验证光伏发电系统的快速调节能力进行抑制系统振荡,提高系统阻尼的控制方法,使光伏发电系统成为维持电力系统安全稳定性的积极因素[4]。

2.1.3 供电电能质量下降

光伏发电并网对电网电能质量的影响分析技术,包括:光伏电源直接并网运行时,在并网逆变器的不同控制方式下,对电网电压、功率、谐波和直流注入等的影响;多逆变器光伏系统的谐波放大效应;有储能装置的光伏发电系统并网运行时,对电网的影响;考虑谐波畸变约束的准入功率计算模型和方法;光伏电站接入电网后的监测和治理技术[5]。研究高效率、高电能质量、高可靠性的用户侧并网光伏逆变器控制技术。光伏逆变器的无功能力可以进行用户侧功率因数补偿控制、降低终端用户对电网无功的需求,减少电网损耗。

2.2 政府部门加强规划引导确保有序开发

青海省政府部门需要充分认识到光伏产业的重大战略意义。首先,需要加强光伏的战略研究,认清国内形势,制定出合理的发展规划。其次,在充分认识到青海省光伏产业的重大意义前提下由青海省政府将光伏产业发展规划和管理纳入青海省能源战略部署和实施步骤。

政府应出台开拓青海省光伏市场的政策。首先,需要制定上网电价补贴细则。青海省对待并网光伏电站应进行统一上网电价补贴,以促进青海省光伏相关产业发展初期能够得到政府的政策性扶持。其次,鉴于青海省目前各州市之间经济发展不平衡的情况,许多边远农牧区缺乏必要的电力设施并且需要保证当地的自然环境不被工业污染破坏的前提下。比如说玉树,利用青海省丰富的太阳能资源,建立一批试点并网光伏电站解决当地电力供应是积极有效的。最后,青海省新能源发展应该按照“规划引导、试点先行、有序开发”的原则进行,避免造成电力部门和投资企业资金的巨大浪费。

2.3 发电企业加强关键技术研究

从国内光伏发电产品角度来看,国内光伏企业大都限于电池组件前端,绝大多数出口,基本都已通过多家国际权威认证,但在光伏发电并网方面,与并网运行特性密切相关的光伏逆变器的技术产业还不够成熟,在系统集成和设计技术方面也缺乏经验;国际上光伏发电技术和产业发展备受关注,各国纷纷加大科技投入、扩充产业规模,进步讯速,从而带来光伏发电成本快速下降,发电企业如果不加强关键技术研发,在国际市场上必将失去核心竞争力,也不利于国内光伏发电的发展。光伏产业如果想要发展,光伏企业之间必然需要加强横向联合与合作,从而规范行业发展,通过加快光伏相关产品技术改造升级,来提高光伏企业核心竞争力。

3 结语

针对目前青海省光资源及光伏发电发展现状进行分析,探讨青海省大规模发展光伏电站面临的相关问题进行讨论,提出从智能电网建设、产业政策指导和关键技术研究等方面的解决方案。研究结果对保证规模化光伏电站接入系统后青海电网的安全、稳定、经济运行提供了重要的理论支持和实践指导,对青海省太阳能产业的发展和太阳能资源的合理开发与利用具有一定的意义和作用。

[1]赵平,严玉廷.并网光伏发电系统对电网影响的研究[J].电气技术,2009,(3):41-44.

[2]杨卫东,薛峰,徐泰山,等.光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析[J].水电自动化与大坝监测,2009,(4):35-39.

[3]王周红,王日军,施涛,等.并网光伏发电系统建模与仿真[J].农村电气化,2010,(11):48-49.

[4]张国荣,张铁良,丁明,等.具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真[J].中国电机工程学报,2007,(14):82-86.

Discussion on large-scale development of photovoltaic power generation in Qinghai Province

The present situation of photovoltaic power developm ent in Q inghaiProvince was analyzed m ainly,and the p roblem s during the large scale developmentof photovoltaic station in Q inghaiProvince were discussed.The solutions to the problem s from the technicalmeasures and policies suppo rt were exp lained.The conclusion to ensure scale photovoltaic power station in Q inghaiProvince power grid access after the safety,stability and econom ic operation provides important theoretical and practical guidance,to support the developm ent of qinghai photovoltaic industry and energy consumption and pollution reduction targets plays an important role.

light resources;grid;photovoltaic power

T M615

B

1674-8069(2011)03-004-02

2010-10-21;

2011-04-08

李春来 (1980-),男,辽宁省朝阳人,工程师,从事风电、太阳能等新能源接入电网等方面的研究工作。E-mail:lichunlai0216@163.com