引言

大力發(fā)展新能源是推動綠色低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設的重要支撐,是應對氣候變化、履行我國國際承諾的重要舉措,我國實現(xiàn)2030年前碳排放達峰和努力爭取2060年前碳中和的目標任務艱巨,需要進一步加快新能源發(fā)展。為打造"南有浙江安吉,北有山東蒙陰"的縣域品牌,在"美麗中國先行示范區(qū)"建設上走在前列,蒙陰縣大力推廣光伏建設,為建設美麗、富強、幸福新蒙陰貢獻力量。

目前蒙陰縣集中式光伏基本已開發(fā)完畢,受場地條件限制、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)建設屋頂分布式光伏潛力巨大。推進屋頂分布式光伏建設,有利于整合資源,實現(xiàn)集約開發(fā),有利于引導居民綠色能源消費:是暢通綠水青山和金山銀山的轉化路徑,也是實現(xiàn)碳達峰、碳中和與鄉(xiāng)村振興兩大國家重大戰(zhàn)略的重要措施。

利用地方優(yōu)勢建設大型片區(qū)的分布式光伏項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,有利于促進能源結構向低碳化、清潔化轉變,降低對煤炭、石油等化石能源的依賴和消耗:有利于供能側減少二氧化碳的排放,為減緩氣候變暖做出貢獻:同時也契合了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中"生態(tài)宜居"的要求,能為農民創(chuàng)收,推動美麗鄉(xiāng)村建設。

1分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀及基礎

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,光伏裝機總容量增至289V93MW,其中10kV分布式光伏接入戶數(shù)11戶,總裝機容量36.5MW:0.4kV及以下分布式光伏接入客戶數(shù)10288戶,總裝機容量253.43MW。臺區(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的比例越來越高,蒙陰縣配電網的消納能力略顯不足,光伏高峰出力會導致潮流反送。光伏潮流倒送的過載問題會影響電網安全穩(wěn)定運行,導致末端過電壓問題。此外,分布式光伏還存在運維效率較低、無統(tǒng)一的管理平臺等問題。

1.2分布式光伏發(fā)展基礎

采用Meteonorm數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)進行預測。光伏項目所在區(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)《太陽能資源評估方法》(GB/T37526—2019）,項目試點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,表明項目試點的太陽能資源穩(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分布式光伏并網分析

2.1光伏并網模式

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

2.2接入系統(tǒng)方案設想

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

(2）380k工商業(yè)接入:適用于在小型工商業(yè)和學校、醫(yī)院、村委會等公共建筑屋頂上建設光伏的場景。

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

2.3光伏消納配套措施

蒙陰縣部分區(qū)域光伏產業(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、儲能、消納等因素統(tǒng)籌考慮,制訂提升光伏消納能力的技術措施。

(1）建設外送消納通道:蒙陰縣農村區(qū)域光伏裝機量大,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。因此需加強外送通道建設,提高分布式電源的外送能力。

(2）改造變電設施及線路:部分地區(qū)電網網架薄弱,變電設施和線路規(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)模分布式光伏并網接入,需要對原有的配電線路及變電站進行改造升級。

(3）多種方式并網:根據(jù)光伏分布情況、現(xiàn)場電網情況,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并網接入等。

(4）配套儲能建設:根據(jù)光伏分布和電力消納等因素,研究用戶側分布式儲能和電網側集中式共享儲能的應用。

(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)不僅能減少用戶對電網的依賴,且能使光伏發(fā)電的功率平滑輸出,對電網不會造成大的沖擊,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:通過在工農業(yè)生產制造、電力供應與消費、交通運輸、居民采暖、家庭電氣化等五大領域拓展電能替代廣度、深度,提升終端消費電氣化水平,提升消費側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、商業(yè)模式成熟、具有明確政策導向的項目作為近期"十四五"期間開發(fā)重點,如:(1）峰谷電價差較大的工業(yè)用戶,根據(jù)用電特性及電價水平,通過分布式光伏＋儲能系統(tǒng),降低用電成本:(2）政府機關、學校、醫(yī)院等公共建筑,充分利用空間資源安裝光儲系統(tǒng):(3）針對規(guī)劃的供電要求較高的用電企業(yè),建設分布式光伏＋儲能系統(tǒng),可提供電源緊急備用、改善電能質量等增值服務:(4）近期具有碳排指標壓力的企業(yè)。

結合蒙陰縣各類型屋頂條件,參照前述項目近期重點方向,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遠期分布式光伏規(guī)劃

蒙陰縣遠期總體建設規(guī)模約為569MW,總發(fā)電量6.7112億kW·h。蒙陰縣遠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經濟效益

4.1.1促進蒙陰縣經濟發(fā)展

"十四五"期間,本規(guī)劃光伏新增總裝機容量167MW,項目總投資約7.35億元,可以光伏為核心,實現(xiàn)"一業(yè)促多業(yè)""一點帶多點",促進清潔能源產業(yè)規(guī)模化發(fā)展與傳統(tǒng)產業(yè)抱團發(fā)展,帶動各產業(yè)上下游產業(yè)的發(fā)展,推進傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級,助力蒙陰縣新舊動能轉換,力促生態(tài)工業(yè)強項更強、優(yōu)勢更優(yōu)。初步估算可帶動產業(yè)投資約7.7億元,綜合經濟效益約15.05億元。

4.1.2為當?shù)赜脩魩斫洕б?

根據(jù)《國家發(fā)展改革委關于2021年新能源上網電價政策有關事項的通知》(發(fā)改價格(2021)833號）,對新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項目和新核準陸上風電項目,中央財政不再補貼,實行平價上網,2021年新建項目上網電價按當?shù)厝济喊l(fā)電基準價執(zhí)行,山東省燃煤發(fā)電基準價為0.3939元/(kW·h）。

(1）至2025年新增黨政機關建筑屋頂光伏裝機容量7.92MW,未來25年共發(fā)電2.37億kW·h,綜合電價按折后(8.5折）電價0.442元/(kW·h）計算,未來25年總收益2023萬元,年均可以創(chuàng)造81萬元的經濟效益。

(2）至2025年新增學校、醫(yī)院、村委會等公共建筑屋頂光伏裝機容量27.38MW,未來25年共發(fā)電8.19億kW·h,綜合電價按折后(8.5折）電價0.442元/(kW·h）計算,未來25年總收益6991萬元,年均可以創(chuàng)造280萬元的經濟效益。

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

(4）至2025年新增農村居民屋頂光伏裝機容量63.67MW,未來25年共發(fā)電19.03億kW·h,農村居民業(yè)主總收益1.91億元,年均可以創(chuàng)造764萬元的經濟效益。其中考慮由投資方融資建設,農村居民業(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?shù)赜脩魟?chuàng)造經濟效益14.79億元,年均收益5914萬元。

4.1.3進一步增加地方財稅收入

本規(guī)劃穩(wěn)定運營后,每年能為當?shù)卣暙I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,通過帶動建筑、建材、發(fā)電設備等行業(yè)的發(fā)展,也將間接推動地方政府稅收的增長,這有利于提升地方政府的財政支出能力,進而增強政府利用財政資金加大地方投資,完善公共設施建設、提高地區(qū)公共服務水平的能力,有助于進一步推進民生工程的建設。

4.1.4一定程度上帶動就業(yè)

項目整體建設過程可吸納當?shù)亻e散勞動力,每年可增加1800人次就業(yè),項目整體建成后,產業(yè)帶動當?shù)鼐蜆I(yè),可以提供100人左右的運維崗位。在穩(wěn)定就業(yè)過程中,除著力擴大就業(yè)渠道、增加崗位供給外,還可培養(yǎng)勞動者的光伏專業(yè)技能。穩(wěn)定就業(yè),提升就業(yè)質量,使更多勞動者成為創(chuàng)業(yè)者。

4.2社會效益

4.2.1綠色低碳,助力"雙碳"目標實現(xiàn)

推進屋頂分布式光伏建設,有利于優(yōu)化能源結構,提前構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),實施可再生能源替代行動,控制化石能源總量:有利于經濟社會的可持續(xù)發(fā)展,引導居民綠色低碳能源消費,為助力碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)邁出堅實的一步,提升蒙陰縣"碧水映青山,綠色新蒙城"的社會形象。

4.2.2推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施

本規(guī)劃積極響應蒙陰縣建設全國鄉(xiāng)村振興示范縣工作方案,統(tǒng)籌推進鄉(xiāng)村"五大振興",實現(xiàn)農業(yè)高質高效、鄉(xiāng)村宜居宜業(yè)、農民富裕富足。建設戶用光伏電站,可保障農民增收致富,助力實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

4.2.3鞏固拓展脫貧攻堅成果

戶用光伏電站建設項目能拓寬農民增收渠道,改善農村生產生活條件,促進社會公平正義,增進農民福祉,讓億萬農民走上共同富裕的道路,鞏固拓展脫貧攻堅成果。

4.2.4降低企業(yè)能耗,緩解用電緊張問題

對于園區(qū)生產型企業(yè)能耗大的問題,企業(yè)如采用光伏發(fā)電系統(tǒng)進行補充,特別是在用電高峰期,不僅能享受折扣電價,而且發(fā)電相對穩(wěn)定,光伏發(fā)電時間與企業(yè)用電高峰時段基本一致,可真正達到削峰作用,在一定程度上緩解當?shù)仉娋W供電壓力。

4.2.5推動節(jié)約型社會建設

蒙陰縣正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段,經濟建設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)劃的實施是充分利用太陽能發(fā)電的重要舉措,有利于推動建設節(jié)約型社會。

4.3環(huán)境效益

根據(jù)測算,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。

本規(guī)劃的實施有利于加快推進蒙陰縣"美麗中國先行示范區(qū)"建設方案中碳匯交易工作,帶來可預見的環(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。通過中國碳交易網查詢近年來市場碳交易均價在50元/t左右,預測至2025年蒙陰縣每年的碳交易可達2473萬元。通過碳減排收益分享,不僅能加快光伏投資企業(yè)建設成本的回收,還為園區(qū)生產企業(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結論及建議

（1）蒙陰縣光伏規(guī)?；_發(fā)規(guī)劃,可優(yōu)化用能結構,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,帶來可預見的經濟、社會效益,并完成總體規(guī)劃碳排放目標,為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標助力。對于后續(xù)規(guī)劃建設的分布式光伏電站,通過消納和電網條件分析,提出配套的光伏消納技術措施。

（2）針對開發(fā)企業(yè)分布式光伏項目備案流程,建議電網公司與企業(yè)對電網接入申請流程及其他配套流程進行創(chuàng)新并監(jiān)督實施:建議對分布式電力交易機制進行創(chuàng)新,多方融合打造數(shù)字化綠電交易平臺:建議制訂積極政策,提升企業(yè)、個人安裝光伏意愿。