"雙碳"目標(biāo)下太陽能發(fā)電發(fā)展規(guī)劃研究

引言

大力發(fā)展新能源是推動(dòng)綠色低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐,是應(yīng)對(duì)氣候變化、履行我國(guó)國(guó)際承諾的重要舉措,我國(guó)實(shí)現(xiàn)2030年前碳排放達(dá)峰和努力爭(zhēng)取2060年前碳中和的目標(biāo)任務(wù)艱巨,需要進(jìn)一步加快新能源發(fā)展。為打造"南有浙江安吉,北有山東蒙陰"的縣域品牌,在"美麗中國(guó)先行示范區(qū)"建設(shè)上走在前列,蒙陰縣大力推廣光伏建設(shè),為建設(shè)美麗、富強(qiáng)、幸福新蒙陰貢獻(xiàn)力量。

目前蒙陰縣集中式光伏基本已開發(fā)完畢,受場(chǎng)地條件限制、政策因素等影響,未來蒙陰縣大片開發(fā)集中式光伏的可能性較小。而蒙陰縣建筑屋頂資源豐富、分布廣泛,開發(fā)建設(shè)屋頂分布式光伏潛力巨大。推進(jìn)屋頂分布式光伏建設(shè),有利于整合資源,實(shí)現(xiàn)集約開發(fā),有利于引導(dǎo)居民綠色能源消費(fèi):是暢通綠水青山和金山銀山的轉(zhuǎn)化路徑,也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和與鄉(xiāng)村振興兩大國(guó)家重大戰(zhàn)略的重要措施。

利用地方優(yōu)勢(shì)建設(shè)大型片區(qū)的分布式光伏項(xiàng)目可以有效利用閑置屋頂資源,充分利用太陽能資源,向用戶供給大量的清潔能源并提升能源利用效率,有利于促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)向低碳化、清潔化轉(zhuǎn)變,降低對(duì)煤炭、石油等化石能源的依賴和消耗:有利于供能側(cè)減少二氧化碳的排放,為減緩氣候變暖做出貢獻(xiàn):同時(shí)也契合了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中"生態(tài)宜居"的要求,能為農(nóng)民創(chuàng)收,推動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

1分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀及基礎(chǔ)

1.1分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀

蒙陰縣10kV及以下分布式光伏接入客戶數(shù)由2015年的33戶增至2021年(上半年）的1.03萬戶,光伏裝機(jī)總?cè)萘吭鲋?89V93MW,其中10kV分布式光伏接入戶數(shù)11戶,總裝機(jī)容量36.5MW:0.4kV及以下分布式光伏接入客戶數(shù)10288戶,總裝機(jī)容量253.43MW。臺(tái)區(qū)光伏滲透率42.6%,全市第一,高于全省平均水平。隨著分布式光伏接入電網(wǎng)的比例越來越高,蒙陰縣配電網(wǎng)的消納能力略顯不足,光伏高峰出力會(huì)導(dǎo)致潮流反送。光伏潮流倒送的過載問題會(huì)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,導(dǎo)致末端過電壓?jiǎn)栴}。此外,分布式光伏還存在運(yùn)維效率較低、無統(tǒng)一的管理平臺(tái)等問題。

1.2分布式光伏發(fā)展基礎(chǔ)

采用Meteonorm數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。光伏項(xiàng)目所在區(qū)域年輻射量1403V4-w·h/m2,其中春季439V1-w·h/m2、夏季453V9-w·h/m2、秋季296V5-w·h/m2、冬季213V9-w·h/m2,最大、最小總輻射量月份分別為5月、12月,總輻射量分別為170V5-w·h/m2、62V9-w·h/m2,具體如圖1所示。根據(jù)《太陽能資源評(píng)估方法》(GB/T37526—2019）,項(xiàng)目試點(diǎn)屬于太陽能資源較豐富地區(qū),太陽能資源穩(wěn)定程度為0V3689,表明項(xiàng)目試點(diǎn)的太陽能資源穩(wěn)定,適宜太陽能資源的開發(fā)利用。

圖1蒙陰縣逐月太陽能總輻射量

2分布式光伏并網(wǎng)分析

2.1光伏并網(wǎng)模式

根據(jù)光伏建設(shè)場(chǎng)景和本地電網(wǎng)政策,可將光伏并網(wǎng)模式分為全部自發(fā)自用,自發(fā)自用、余電上網(wǎng),全額上網(wǎng)3種模式。

2.2接入系統(tǒng)方案設(shè)想

(1）220k戶用接入:適用于在居民家庭屋頂建設(shè)光伏,家庭用電電壓為220k的場(chǎng)景。

(2）380k工商業(yè)接入:適用于在小型工商業(yè)和學(xué)校、醫(yī)院、村委會(huì)等公共建筑屋頂上建設(shè)光伏的場(chǎng)景。

(3）10kV并網(wǎng)接入:適用于在大型工商業(yè)等屋頂資源集中、可裝機(jī)容量大的場(chǎng)景。

2.3光伏消納配套措施

蒙陰縣部分區(qū)域光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)已出現(xiàn)光伏消納與需求間的矛盾:光伏接入最大功率受設(shè)備容量、末端電壓偏差、線路容量等約束影響。因此,為提升蒙陰縣光伏利用水平,須將光伏、電網(wǎng)、儲(chǔ)能、消納等因素統(tǒng)籌考慮,制訂提升光伏消納能力的技術(shù)措施。

(1）建設(shè)外送消納通道:蒙陰縣農(nóng)村區(qū)域光伏裝機(jī)量大,可再生能源就地消納能力有限,且外送通道不足,容易造成棄光現(xiàn)象。因此需加強(qiáng)外送通道建設(shè),提高分布式電源的外送能力。

(2）改造變電設(shè)施及線路:部分地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱,變電設(shè)施和線路規(guī)格較小,容易造成線路過載、短路電流大[3]等問題,無法滿足大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)接入,需要對(duì)原有的配電線路及變電站進(jìn)行改造升級(jí)。

(3）多種方式并網(wǎng):根據(jù)光伏分布情況、現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)情況,制訂差異化接入方案。差異化接入方案包括配變低壓母線接入、專用升壓變壓器接入、專用10kV并網(wǎng)接入等。

(4）配套儲(chǔ)能建設(shè):根據(jù)光伏分布和電力消納等因素,研究用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能和電網(wǎng)側(cè)集中式共享儲(chǔ)能的應(yīng)用。

(5）柔性直流互聯(lián)系統(tǒng):合理配置適量柔性直流互聯(lián)系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅能減少用戶對(duì)電網(wǎng)的依賴,且能使光伏發(fā)電的功率平滑輸出,對(duì)電網(wǎng)不會(huì)造成大的沖擊,有利于最大化就地消納光伏發(fā)電,減少損耗。

(6）推廣電能替代:通過在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、電力供應(yīng)與消費(fèi)、交通運(yùn)輸、居民采暖、家庭電氣化等五大領(lǐng)域拓展電能替代廣度、深度,提升終端消費(fèi)電氣化水平,提升消費(fèi)側(cè)分布式光伏消納能力。

3分布式光伏規(guī)劃

3.1近期分布式光伏規(guī)劃

優(yōu)先篩選開發(fā)條件良好、消納能力強(qiáng)、商業(yè)模式成熟、具有明確政策導(dǎo)向的項(xiàng)目作為近期"十四五"期間開發(fā)重點(diǎn),如:(1）峰谷電價(jià)差較大的工業(yè)用戶,根據(jù)用電特性及電價(jià)水平,通過分布式光伏＋儲(chǔ)能系統(tǒng),降低用電成本:(2）政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑,充分利用空間資源安裝光儲(chǔ)系統(tǒng):(3）針對(duì)規(guī)劃的供電要求較高的用電企業(yè),建設(shè)分布式光伏＋儲(chǔ)能系統(tǒng),可提供電源緊急備用、改善電能質(zhì)量等增值服務(wù):(4）近期具有碳排指標(biāo)壓力的企業(yè)。

結(jié)合蒙陰縣各類型屋頂條件,參照前述項(xiàng)目近期重點(diǎn)方向,按照"宜建盡建"的原則,蒙陰縣不同類型屋頂分布式光伏規(guī)劃如表1所示。

表1  蒙陰縣"十四五"期間分布式屋頂光伏規(guī)劃容量單位:MW

3.2遠(yuǎn)期分布式光伏規(guī)劃

蒙陰縣遠(yuǎn)期總體建設(shè)規(guī)模約為569MW,總發(fā)電量6.7112億kW·h。蒙陰縣遠(yuǎn)期不同類型屋頂分布式光伏規(guī)劃如表2所示。

表2  蒙陰縣遠(yuǎn)期分布式屋頂光伏規(guī)劃容量單位:MW

4"十四五"期間規(guī)劃效益分析

4.1經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1促進(jìn)蒙陰縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展

"十四五"期間,本規(guī)劃光伏新增總裝機(jī)容量167MW,項(xiàng)目總投資約7.35億元,可以光伏為核心,實(shí)現(xiàn)"一業(yè)促多業(yè)""一點(diǎn)帶多點(diǎn)",促進(jìn)清潔能源產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)抱團(tuán)發(fā)展,帶動(dòng)各產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),助力蒙陰縣新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換,力促生態(tài)工業(yè)強(qiáng)項(xiàng)更強(qiáng)、優(yōu)勢(shì)更優(yōu)。初步估算可帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)投資約7.7億元,綜合經(jīng)濟(jì)效益約15.05億元。

4.1.2為當(dāng)?shù)赜脩魩斫?jīng)濟(jì)效益

根據(jù)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》(發(fā)改價(jià)格(2021)833號(hào)）,對(duì)新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項(xiàng)目和新核準(zhǔn)陸上風(fēng)電項(xiàng)目,中央財(cái)政不再補(bǔ)貼,實(shí)行平價(jià)上網(wǎng),2021年新建項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)按當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價(jià)執(zhí)行,山東省燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價(jià)為0.3939元/(kW·h）。

(1）至2025年新增黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂光伏裝機(jī)容量7.92MW,未來25年共發(fā)電2.37億kW·h,綜合電價(jià)按折后(8.5折）電價(jià)0.442元/(kW·h）計(jì)算,未來25年總收益2023萬元,年均可以創(chuàng)造81萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

(2）至2025年新增學(xué)校、醫(yī)院、村委會(huì)等公共建筑屋頂光伏裝機(jī)容量27.38MW,未來25年共發(fā)電8.19億kW·h,綜合電價(jià)按折后(8.5折）電價(jià)0.442元/(kW·h）計(jì)算,未來25年總收益6991萬元,年均可以創(chuàng)造280萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

(3）至2025年新增工商業(yè)廠房屋頂光伏裝機(jī)容量68.02MW,未來25年共發(fā)電20.33億kW·h,考慮峰谷電價(jià)差后綜合電價(jià)按0.7362元/(kW·h）計(jì)算,未來25年總收益11.98億元,年均可以創(chuàng)造4790萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

(4）至2025年新增農(nóng)村居民屋頂光伏裝機(jī)容量63.67MW,未來25年共發(fā)電19.03億kW·h,農(nóng)村居民業(yè)主總收益1.91億元,年均可以創(chuàng)造764萬元的經(jīng)濟(jì)效益。其中考慮由投資方融資建設(shè),農(nóng)村居民業(yè)主前20年收取租金,第20年以后光伏電站所有收益歸屋頂業(yè)主所有。屋頂光伏容量按20kW計(jì)算,共安裝40塊組件,每塊組件租金為20元/年,每年收益為800元,后五年收益為4.4萬元,25年總收益約6.0萬元。

綜上分析,本規(guī)劃未來25年可為當(dāng)?shù)赜脩魟?chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益14.79億元,年均收益5914萬元。

4.1.3進(jìn)一步增加地方財(cái)稅收入

本規(guī)劃穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)后,每年能為當(dāng)?shù)卣暙I(xiàn)大量的稅收,25年共增加1.73億元,平均每年增加692萬元。此外,通過帶動(dòng)建筑、建材、發(fā)電設(shè)備等行業(yè)的發(fā)展,也將間接推動(dòng)地方政府稅收的增長(zhǎng),這有利于提升地方政府的財(cái)政支出能力,進(jìn)而增強(qiáng)政府利用財(cái)政資金加大地方投資,完善公共設(shè)施建設(shè)、提高地區(qū)公共服務(wù)水平的能力,有助于進(jìn)一步推進(jìn)民生工程的建設(shè)。

4.1.4一定程度上帶動(dòng)就業(yè)

項(xiàng)目整體建設(shè)過程可吸納當(dāng)?shù)亻e散勞動(dòng)力,每年可增加1800人次就業(yè),項(xiàng)目整體建成后,產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè),可以提供100人左右的運(yùn)維崗位。在穩(wěn)定就業(yè)過程中,除著力擴(kuò)大就業(yè)渠道、增加崗位供給外,還可培養(yǎng)勞動(dòng)者的光伏專業(yè)技能。穩(wěn)定就業(yè),提升就業(yè)質(zhì)量,使更多勞動(dòng)者成為創(chuàng)業(yè)者。

4.2社會(huì)效益

4.2.1綠色低碳,助力"雙碳"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

推進(jìn)屋頂分布式光伏建設(shè),有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提前構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),實(shí)施可再生能源替代行動(dòng),控制化石能源總量:有利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,引導(dǎo)居民綠色低碳能源消費(fèi),為助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)邁出堅(jiān)實(shí)的一步,提升蒙陰縣"碧水映青山,綠色新蒙城"的社會(huì)形象。

4.2.2推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施

本規(guī)劃積極響應(yīng)蒙陰縣建設(shè)全國(guó)鄉(xiāng)村振興示范縣工作方案,統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村"五大振興",實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)高效、鄉(xiāng)村宜居宜業(yè)、農(nóng)民富裕富足。建設(shè)戶用光伏電站,可保障農(nóng)民增收致富,助力實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

4.2.3鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果

戶用光伏電站建設(shè)項(xiàng)目能拓寬農(nóng)民增收渠道,改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件,促進(jìn)社會(huì)公平正義,增進(jìn)農(nóng)民福祉,讓億萬農(nóng)民走上共同富裕的道路,鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果。

4.2.4降低企業(yè)能耗,緩解用電緊張問題

對(duì)于園區(qū)生產(chǎn)型企業(yè)能耗大的問題,企業(yè)如采用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充,特別是在用電高峰期,不僅能享受折扣電價(jià),而且發(fā)電相對(duì)穩(wěn)定,光伏發(fā)電時(shí)間與企業(yè)用電高峰時(shí)段基本一致,可真正達(dá)到削峰作用,在一定程度上緩解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電壓力。

4.2.5推動(dòng)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)

蒙陰縣正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段,經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要用到很多電力資源,太陽能是一種新型能源,能減少其他不可再生能源的消耗。而本規(guī)劃的實(shí)施是充分利用太陽能發(fā)電的重要舉措,有利于推動(dòng)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。

4.3環(huán)境效益

根據(jù)測(cè)算,光伏發(fā)電的C02排放量為15～34g/（kW·h）,光伏發(fā)電的C02排放量只是化石能源的1/40～1/20,所以光伏發(fā)電在降低碳排放方面擁有壓倒性優(yōu)勢(shì)。

本規(guī)劃的實(shí)施有利于加快推進(jìn)蒙陰縣"美麗中國(guó)先行示范區(qū)"建設(shè)方案中碳匯交易工作,帶來可預(yù)見的環(huán)境效益。至2025年蒙陰縣分布式光伏（420.43MW）減排量如表3所示。通過中國(guó)碳交易網(wǎng)查詢近年來市場(chǎng)碳交易均價(jià)在50元/t左右,預(yù)測(cè)至2025年蒙陰縣每年的碳交易可達(dá)2473萬元。通過碳減排收益分享,不僅能加快光伏投資企業(yè)建設(shè)成本的回收,還為園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了額外收益。

表3  至2025年蒙陰縣分布式光伏電站減排量

5結(jié)論及建議

（1）蒙陰縣光伏規(guī)模化開發(fā)規(guī)劃,可優(yōu)化用能結(jié)構(gòu),使光伏成為主力能源之一。"十四五"期間,蒙陰縣將逐步用分布式光伏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源,帶來可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,并完成總體規(guī)劃碳排放目標(biāo),為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)助力。對(duì)于后續(xù)規(guī)劃建設(shè)的分布式光伏電站,通過消納和電網(wǎng)條件分析,提出配套的光伏消納技術(shù)措施。

（2）針對(duì)開發(fā)企業(yè)分布式光伏項(xiàng)目備案流程,建議電網(wǎng)公司與企業(yè)對(duì)電網(wǎng)接入申請(qǐng)流程及其他配套流程進(jìn)行創(chuàng)新并監(jiān)督實(shí)施:建議對(duì)分布式電力交易機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新,多方融合打造數(shù)字化綠電交易平臺(tái):建議制訂積極政策,提升企業(yè)、個(gè)人安裝光伏意愿。