山西地区分布式电源建设现状和发展模式研究

赵海波，王佳伟

（国网山西省电力公司经济技术研究院，山西 太原 030001）

山西地区分布式电源建设现状和发展模式研究

赵海波，王佳伟

（国网山西省电力公司经济技术研究院，山西 太原 030001）

详细分析了山西地区分布式资源的种类和分布特点，对分布式电源的发展规模做出了简单的预测，并提出了光伏、风机和煤层气等分布式电源的典型建设方案和相应的发展建议。该研究成果有助于推动山西地区分布式电源并网项目的建设和发展，为多种分布式电源的批量接入配电网的理论研究和政策制定指明了方向。

分布式电源；光伏并网发电；现状分析；发展模式

0 前言

随着智能配电网建设的不断推进和国家一系列鼓励分布式电源接入政策的颁布实施，越来越多的小容量分布式电源将以各种形式批量接入到配电网中，分布式电源的大量接入势必对配电网的安全稳定运行产生影响。目前，国内对分布式电源的接入研究大都集中在理论分析和建模仿真阶段，只有少量的分布式电源示范工程在并网运行，且没有统一规范的并网标准。如何结合中低压配电网的实际情况，探索适用于地区电网发展的分布式电源的接入和发展模式，对于提高配电网的分布式电源“消纳”能力和经济运行水平，促进配电网的安全稳定运行具有重要意义[1]。

1 分布式电源的发展现状

1.1 分布式资源的条件分析

山西是我国著名的“煤都”，煤炭资源为我国的社会经济发展做出了巨大的贡献。对于电力产业而言，山西既是国家大型煤炭能源发电基地，又是重要的特高压线路过境通道。在分布式电源发展方面，山西地区也具有非常大的开发潜力，典型的可利用分布式能源包括太阳能、风能、煤层气资源和生物质资源等。

山西的分布式资源种类较多且极为丰富，既包括典型的风能、太阳能和生物质能源，也包括具有山西特色的煤层气资源。如何合理开发现有的分布式资源，使之成为集中式供电的有效补充，对于提高配电网的供电可靠性和经济性具有重要的意义。

1.2 分布式电源的情况

山西地区分布式电源的发展现状可以从项目报装、实际建设和鼓励政策三个方面进行分析。

a）在项目报装方面：截至2013年7月底，国网山西省电力公司已经受理22家分布式电源申请并网项目，报装发电容量27 555 kW，其已全部完成接入方案设计，其中单位用户13家，报装最大容量6 000 kW、最小容量10 kW；居民用户9家，报装容量最大18 kW、最小容量1.5 kW。

b）在项目实际运行方面：山西长治武乡县居民赵瑞星已成为山西省首个分布式光伏发电并网的居民用户，该套系统的光伏发电设备由108块170W的单晶硅光伏组件、以及1台17 kW的逆变器组成，设计发电容量18 kW，在正常的天气条件下，每天可发电60 kW·h，发出的电量不仅能够满足家庭使用，而且还能将剩余的电量卖给电网。

c）在国家和地方政策扶持方面：国网山西省电力公司积极响应国家电网公司的号召，于2013年7月专门出台了《居民家庭分布式光伏发电项目并网实施细则》，该细则中明确提出：按照“优化并网流程、简化并网手续、提高服务效率”的原则，对居民家庭分布式光伏发电项目申请、现场勘查、接入方案制定答复、合同签订、计量计费等各个环节时限进行了确定，重点对缩短工作流程、提升在并网关键环节办理时限方面进行了强调，同时要求各市公司为接入系统工程建设开辟绿色通道。

根据山西地区分布式资源的自然条件和分布式电源的建设情况可以得出，基于分布式电源的发电项目在山西省具有非常广阔的发展空间。目前，山西省分布式电源项目的并网工作刚刚起步，且只是单一的光伏发电系统，可以预见，在未来两年和“十三五”期间，将会有多种类的分布式电源以批量接入的形式连接到配电网中。

2 未来发展模式研究

2.1 分布式电源的规模预测分析

分布式发电项目的建设受到自然条件的限制，且存在投资效益回收较慢的缺点，在一定程度上会制约分布式电源的大规模建设。此外，尽管国家电网公司在分布式电源并网电价问题上已经给出了0.42元/度的补贴标准，但并未从根本上调动起用户安装分布式发电项目的积极性。在分布式电源的种类方面，光伏发电技术比较成熟，且受到国家政策的支持，将会成为分布式电源建设中的主力军，综合考虑上述因素，未来两年以及“十三五”期间，山西地区的分布式电源规模预测如表1所示。

表1 山西省分布式电源发展规模预测MW

结合表1的结果，到“十三五”，分布式电源的发展规模约为430MW。分布式电源的投资和产权是制约其发展的两个重要因素，一般而言，用户应该成为分布式电源投资的主体，并拥有从计量点接入发电侧的全部产权，而电力公司要为分布式电源的接入工程建设开辟绿色通道，不仅承担接入项目的公共电网改造部分费用，还要提供关口电能计量装置、发电量计量用电能表以及配电网调度系统的升级。

2.2 典型的建设模式研究

从国内分布式电源的建设和发展来看，光伏发电是分布式电源建设核心部分[2]。按照建设规模和安装位置，山西省光伏发电系统大体可以分为4类：城市居民接入，农村居民接入、大型市政设施接入、企业用户接入。4种建设模式的对比情况见表2。光伏接入系统的简图如图1所示。

表2 光伏接入的典型模式

图1 光伏并网发电系统示意图

从分布式资源的种类看，除太阳能以外，山西地区还拥有丰富的风能和煤层气资源。对于风能资源，根据地域分布，重点发展的区域及推荐的发电模式分别为：北部的管涔山、吕梁山北段及恒山以北和五台山地区，因海拔高度较高，又地处内蒙古高原边缘，为冬季风南下之要冲，风能资源极为丰富，建议在符合建设条件的广大农村地区，建立中型容量（10 kW级）并网型风力发电机[3]；南部的陵川、阳城、垣曲、芮城一带，地处夏季风的迎风面上，年有效风能储量可达0.30～0.47 kW·h/m2，可以在相应的地区建立（kW级）小型风力发电机[4]。

山西地区的煤层气资源开发利用的比较早，晋城矿业集团旗下的寺河矿区和潘庄矿区均有煤层气发电机组，山西焦煤集团公司的杜儿坪矿也安装了3台500 kW煤层气发电机组，发电效率达40%以上，全年的发电量可达400万kW·h。然而对于分布式的煤层气资源，建设基本处于空白状态，造成了大量的资源浪费和能量流失。煤层气的小型发电项目，应该充分利用国外的先进技术，引入模块化和集装箱式设计的燃气发电机组，并根据装机容量的大小选择合适的并网电压等级[5-6]。

2.3 相关发展建议

分布式电源发展趋势是基于多种发电技术的不同分布式电源系统接入同一配电网中进行统一规划，集中调度、相互协调。因此本文对山西省分布式电源的发展提出建议总结如下。

a）分布式资源开发方面：对于分布式电源的建设，必须要有鲜明的山西特色。首先，积极鼓励光伏发电项目的建设，尽快完成其他报装项目的电网接入工作。其次，结合风能资源的分布，及时了解小型风机的市场动态，早日实现小容量风机的并网运行。再次，对于煤层气资源丰富的大型煤田建议采用冷热电联产的发电方式，而对于分散的煤层气资源，建议采用微型燃气轮机的发电项目。

b）分布式电源种类方面：光伏发电项目和生物质能源发电适合个人发电项目和中小型企业发电项目；风力发电项目适用于乡镇私有企业和村镇旅游区建设项目；煤层气发电项目适用于煤田等偏远地区，但煤层气资源不适合普通客户的投资建设。

c）并网技术方面：完善光伏发电项目的并网和补贴标准，尽快研究并出台小容量风电、微型燃气轮机和生物质发电的并网相关规范，在接线方式、线径选型、开关设备、无功补偿等方面给出较为明确的规定，从而在技术上保证分布式电源的并网建设。此外，国网山西省电力公司中低压配电网的架构还不够坚强，应该加强电网的规划和建模仿真，在保证配电网安全稳定的基础上，尽量提高分布式电源的接纳能力。

d）政策支持方面：建议明确分布式电源的并网流程，从资金、产权、设备、电价等多个方面形成奖励机制，刺激分布式电源并网工程的建设。

e）示范工程建设方面：建议通过完善相关的运行设备和并网系统，形成光伏发电系统的示范工程；对于小型风力发电并网系统，国内还没有相关的示范工程，建议尽快在五台山风景区建立小型风力发电并网示范项目；煤层气资源是具有显著山西特色的分布式资源，应该充分发挥煤层气资源的优势，率先在国内建成基于煤层气的分布式电源和集中式发电协调运行的系统。

3 结论

结合山西地区分布式资源的分布式特点和发展现状，对山西省分布式电源在未来几年的规模做出了简单的预测，提出了光伏、风机和煤层气等分布式电源典型建设方案。本文的工作对于指导山西分布式电源的建设和并网接入工程的发展具有强有力的推进作用。

［1］ 黄雨翔.分布式发电接入配网系统的规划方法及其配套技术研究［D］.长沙：长沙理工大学，2012.

［2］ 孙燕.分布式光伏并网系统在国内的应用［J］.太阳能，2012，（5）：23-26.

［3］ 邬振武，李永光，吕欣欣.户用风力发电与电网联合供电模式浅析［J］.上海电力学院学报，2003，（2）：109-112.

［4］ 沙浩洁，杨天海.分布式风力发电技术分析及经济评估［J］.华东电力，2009，37（2）：29-32.

［5］ 黄盛初，刘文革，赵国泉.中国煤层气开发利用现状及发展趋势［J］.中国煤炭，2009，35（1）：5-10.

［6］ 白红彬，谭超.中国煤层气发电产业发展现状［J］.能源研究与利用，2010，（1）：9-11.

Studying on the Current Situation and Developing M ode of Distributed Generation in Shanxi Province

ZHAO Haibo，WANG Jiawei
（State Grid Econom ic and Technical Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

In this paper,the developingmagnitudes of distribution generations（DGs）are forecasted based on the kinds and characteristicsofthedistributed resourcesin ShanxiArea.The typicalconstructingmodesand developingadvicesofsolarpower，wind power and CoalMineMethane（CMM）Powerarealsoproposed.The conclusionsareusefulin boosting thedevelopmentofDGsin thenear future.

distributed generation；grid-connected solarpower integration；currentsituation analysis；developingmode

TP303+.3

A

1671-0320（2015）01-0020-03

2014-12-10，

2015-01-07

赵海波（1981），男，山西长治人，2003年毕业于太原理工大学电力系统及自动化专业，工程师，从事配电网规划工作；

王佳伟（1980），男，山西大同人，2006年毕业于北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院电机与电器专业，工程师，从事城市配电网规划和分布式电源接入对配电网的影响分析工作。