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刘汉元称,2012年遭遇欧美国家联手对我国光伏产品进行“双反”之后,国内光伏行业遭受重创,不仅组件生产企业严重亏损甚至大面积停产,上游的多晶硅企业也被波及,全行业超过90%的多晶硅企业停产,而勉强维持生产的少数几家企业产能利用率也大幅下降,产量同比下降达20%,进口依存度再次突破50%。
“多年来在西方技术垄断与全面封锁之下艰难发展起来的国内多晶硅产业,面临着重回起点、重走老路的艰难局面,形势异常严峻。”刘汉元表示,加快发展光伏产业,不仅能确保我国能源安全,在环境方面也有助于缓解和消除雾霾天气等问题。
他在提案中建言,如果将我国每年新增发电装机容量的20%~30%依靠光伏电站来提供,将形成每年18GW~27GW的新增光伏装机容量。到那时,我国生产的光伏组件不仅不会过多地依赖国外市场,反而只能满足国内需求,并形成一个每年2万亿~3万亿元规模的巨大内需市场。
Abstract: With the energy crisis and environmental pollution problems becoming more and more serious, the global energy Internet concept arises at the historic moment. New clean energy, UHV power grid and smart grid provide a solid foundation for the further development of energy Internet. Based on the background of the global energy Internet trend, the subsequent impact on the photovoltaic grid are discussed, and some suggestions are put forward to provide reference for relevant departments and power companies.
关键词: 能源互联网;光伏接入电网;管理模式
Key words: energy Internet;PV access grid;management model
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)05-0026-02
0 引言
随着火力发电的发展,各种化石性燃料被大量消耗,这些不可再生能源储备日益减少,能源紧张问题和环境污染问题已经成为限制人类社会继续发展的瓶颈,积极开发和利用清洁能源,已经势在必行。在这样的背景下全球能源互联网理念得以产生和发展。太阳能具有清洁无污染、投资成本小、不受地域限制等优势特点,因此受到社会各界的广泛关注。能源互联网在我国还是一个新概念,它对我国能源产业的改革具有战略性的指导意义,对国内能源产业的能源再生规划发展、加强能源的充分利用、促进能源市场的开放和能源产业的优化升级都有重要的现实意义,对国民经济发展创造新的增长点,在全球化进程中跟上时代的脚步。利用太阳能光伏发电,是能源互联网的重要组成部分,已经成为清洁能源的重要开发领域。从长远发展的角度来看,光伏接入电网系统并予以运行,技能解决能有持续利用问题,又能降低能源消耗成本、减少环境污染,对社会经济的发展和自然环境的保护有着极为深远的意义。光伏并网在我国华北、西北等地区已经得到初步实验应用,但是由于光伏发电受天气变化影响,波动性较强,对电网继电保护、供电质量、系统调控管理都会产生影响,这些问题都亟待解决。
1 光伏接入电网技术问题和解决办法
尽管太阳能就可再生、清洁无污染的优点,但是大规模的太阳能光伏电力系接入常规供电网络系统,在带有优势作用的同时,也会带来各种负面作用。
1.1 对电力系统继电保护的影响和解决措施 首先,依照当前实际发展情况来看,小规模的光伏接入对电力系统继电保护运行造成的影响微乎其微,但是,如果大容量光伏系统接入低压极有可能导致类似短路抗组这类的参数变化,一旦出现系统故障,由于光伏电源的影响,短路电流会产生不能预期的变化,进而会极大地影响系统继电保护的灵敏性以及选择性。另一方面,是对继电保护系统配置的影响。因为在未来发展阶段,随着能源互联网覆盖范围的逐渐扩大,接入光伏的电力系统会越来越多,对继电保护系统也提出了更高的要求,不但要做好协调配置,而且要做到保证不同电源的顺利接入以及特高压电网的正常运行,在继电保护系的智能性和灵敏性方面不断优化更新。
1.2 对电力系统供电质量的影响和措施 太阳能由于受到天气状况的影响,其能源供给带有明显的不稳定性,对光伏系统也会产生干扰,从而使供电频率和电压等都不能满足现实需要,电能质量不达标,对生活生产和人们的生活都造成影响。如果光伏接入常电网,利用类似电力电子逆变器这样的手段可以对供电网络电能质量起到帮助作用,但是在未来能源互联网深入发展的时候,这些措施就很难再起到作用,“源-网-荷-储”将成为供电系统保证供电稳定的首选,因为通过它可以有效降低光伏接入的负面影响。
1.3 对电网调控管理模式的影响和措施 调度管理系统关系到电网的正常稳定运行,光伏系统接入对电网调度控制中心的影响更为直观显著,由于电压和调度范围的变化,光伏大规模接入电网后,在电网的建设、调整、运行等方面都会造成困扰。因此,在新的能源发展背景下,电力企业应顺应时展潮流,对自身的调度管理工作模式进行合理创新,在传统的工作基础上融合能源互联、智能优化以及集成协调,创立新的能源互联网电力系统的电网调控模式。
2 太阳能光伏发电系统的构成原理和接入电网方案
【关键词】光伏发电;政策;思考
为了实现能源和环境的可持续发展,德、美、日等国纷纷出台鼓励政策,大力发展包括太阳能光伏发电在内的可再生能源。2006年全球光伏发电市场总量达2520MW,其中:德国1153MW、日本287MW、美国140MW、中国10MW、其他国家和地区930MW。迅速增长的国际市场,拉动了我国光伏产业的发展。2007年,我国光伏电池的产量达到1000MW,成为仅次于日本的全球第二大光伏制造基地。由于应用成本高,以及配套扶持政策不到位,2007年我国光伏系统安装量约20MW,占全球当年安装量的0.5%;累计装机容量达100MW,仅占全球累计安装量的0.8%,其中:农村电气化累计装机容量41MW,通讯和工业应用30MW,光伏产品(路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等)22.7MW,并网光伏发电6.3MW。
一、发达国家太阳能光伏应用促进政策
1996年,日本政府提出可再生能源发展目标,到2010年可再生能源占一次能源供应量达到3.1%,其中光伏发电4820MW。重点实施BIPV工程示范(Building Integrated Photovoltaics,建筑光伏一体化发电系统)、光伏住宅集中并网示范(200座3KW光伏住宅集中在一个地区进行并网运行)、光伏住宅推广计划、地方新能源促进计划和企业新能源资助计划等。在安装光伏发电系统时政府给予工程补贴,从一开始补贴50%,分十年逐年递减,到第十年时补贴为零。除安装补贴外,还允许光伏发电系统“逆流”向电网馈电,意味着以同等电价购买光伏系统的发电量,类似于美国的“净电量计量法”。
1997年,美国政府宣布百万屋顶计划,计划到2010年在100万座屋顶上安装光伏发电和光热系统。美国有30个州通过了针对光伏并网发电的“净电量计量法”,即允许光伏发电系统上网和计量,电费按电表净读数计量,允许电表倒转,光伏上网电量超过用电量时,电力公司按照零售电价付费。美国加州的“购买降价”政策则将补贴直接体现在购买太阳能电池发电系统的价格优惠上,每瓦补贴约4美元。
2001年,西班牙制定新的“电力法”,规定电力公司必须用高价购买太阳能电力,鼓励光伏并网发电。5KW以下的光伏系统发电收购价为0.38欧元/kWh,5KW以上的系统则为0.28欧元/kWh,而普通电价只有0.03欧元/kWh。
2002年初,英国可再生能源法生效。该法强制所有持照的电力供应商至少在3年内用可再生能源提供3%的电力,到2010年使可再生能源电力达到10.4%。英国政府还计划在10年内建设100万座“绿色住宅”,通过税收优惠政策鼓励居民采用太阳能电池板、洗澡用水的循环使用处理装置、三层玻璃窗户和隔离层、无污染涂料等环保技术建造或装修房屋。凡是采用这些方法建造的“绿色住宅”,将享受减免印花税、减免隔离层和三层玻璃材料的增值税等优惠政策。以传统方式新建的住宅则不享受这些优惠。
二、我国现行的太阳能光伏政策及操作难点
为促进可再生能源的产业发展和推广应用,自2005年以来,我国已经颁布实施《可再生能源法》,以及《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源产业指导目录》、《可再生能源发展专项资金管理办法》等法律法规和政府规章。2007年9月,国家发展改革委《可再生能源发展中长期规划》,规划到2010年,太阳能发电总容量达到300MW,到2020年达到1800MW。重点建设:偏远地区户用光伏发电系统或小型光伏电站,大中城市屋顶太阳能并网光伏发电设施,较大规模的太阳能光伏电站和太阳能热发电电站。根据我国现行政策,太阳能发电项目由省发展改革委核准或审批,报国家发展改革委备案。需要国家政策和资金支持的项目向国家发展改革委申报;其上网电价由国务院价格主管部门确定。国家对太阳能光伏并网发电项目上网电价采取一事一议的方式,近期审批的项目有:内蒙古伊泰集团有限责任公司205KW太阳能聚光光伏示范电站、上海崇明前卫村太阳能光伏电站项目,核定的上网电价为4元/KWh(含税)。
目前,由于我国可再生能源电力的并网技术标准、太阳能利用系统与建筑结合的经济技术政策和技术规范以及有关财政贴息和税收优惠等法规文件还没有制定出来,而恰恰是这些没有出台的、操作层面的政策,影响了太阳能光伏发电的应用进程。从近年来的实践来看,我国现行太阳能光伏发电政策存在以下操作难点:
1.光伏并网的审批和操作程序复杂,没有可执行的光伏并网技术标准。光伏发电项目从建设到并网,审批环节非常复杂,每个阶段都需要逐级通过多个部门的审查和批准,需耗费大量的时间和人、财、物力。现阶段,国家尚未公布光伏发电的并网技术标准,也没有针对光伏并网的相关程序和流程。电力部门只能参照行业标准审批光伏并网项目,操作程序复杂,协调难度较大。
2.缺少明确的光伏发电上网电价。目前国家没有光伏发电上网价格,而是采取一事一议方式。光伏并网项目需要个案申请,由于同时涉及物价与电力等多个部门,许多手续互为前提,操作起来比较麻烦。
【关键词】 太阳能 光伏发电 技术 发展趋势
随着经济的发展和人口的增加,能源面临着供应不足,各国都在努力寻求稳定充足的能源供应,可再生能源的开发利用尤为引人注目。光伏发电指利用太阳能电池组件将太阳光能直接转化为电能,具有转化环节少、资源蕴含量取之不尽、能源质量高、建设周期短、发电方式接近零排放等优势。
1 太阳能光伏发电概述
进入21世纪后,随着人类工业化文明的日趋发展,能源问题越来越受到重视和关注,电力的需求量也随之增长,其中火电、水电、核电等占了很大的比重。我国发电的主要来源仍是火力发电,但火力发电需要燃烧大量的煤炭、石油等化石燃料,造成了资源的匮乏和环境的破坏。太阳能光伏发电技术逐渐兴起,这是一种将太阳辐射能转化为电能的新型发电技术。目前中国的太阳能发电尚处于起步阶段,由于技术问题,中国的太阳能光伏产业成本高,竞争力弱,这不仅需要技术的引进、开发,产业的管理模式,这更是政府的政策引导和扶持作用。
2 太阳能光伏发电技术的具体应用
2.1 光伏并网发电
光伏并网系统通常可以看作是大电网的组成部分,它可以传输有功功率和无功功率到与之相连接的电力系统中。按照有无储能装置,光伏并网系统可分为有储能装置光伏并网系统和无储能装置光伏并网系统。根据功率级别和光伏阵列的分布情况,可将光伏并网系统分为集中型大型光伏并网系统和分布式小型光伏并网系统。光伏并网发电就是利用并网逆变器将光伏系统连接到大电网中,将光伏系统所产生的电能传输到大电网中,由电网进行分配,为当地的负荷供电。随着对系统稳定运行要求的逐步升高,光伏并网发电已成为当今社会光伏发电系统主要采用的运行方式。
2.2 独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接,因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区,比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的,这是由于太阳能发电一般选择在白天,然而负荷用电是全天24h实施,这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下,其供电可靠性很难得到保障,然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2.3 光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面: 通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联,进而构成光伏建筑一体化系统; 通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板,利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙,提高墙面积屋顶的太阳能吸收量,这就同时实现了建材功能与发电功能,是对光伏发电成本的有效控制。与此同时,在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块,这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
2.4 混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程,混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势,扬长避短,从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响,在冬季风力较大地区,就可通过光伏发电和风力发电的混合模式,尽可能减少天气变化对发电系统的影响,进而达到控制负载发电率的目的。
2.5 光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件,LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势,并且照明周期较长,且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理,通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化,再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。
3 太阳能光伏发电系统的前景展望
目前在太阳能光伏并网发电的应用,通常是通过建立集中式大型并网光伏电站及一些分散式小型并网光伏系统来实现光伏发电。此外,光伏建筑一体化发电系统也不断发展,其投资小,而且不需要占有多大的面积,建设周期较短,发展较快。总体来看,当前光伏发电的主流还是大型并网电站和分布式电站,而分布式发电具有广阔的发展前景。
首先,太阳能光伏发电与常规的发电系统相比具有较为明显的优点,由于其是利用太阳能来进行发电,不仅安全可靠,而且无污染,没有噪音产生,同时太阳能资源也不会存在枯竭的危险。利用太阳能进行发电不用受到资源分布地域的限制,而且可以充分的利用建筑屋面,不需要消耗燃料,同时也不需要架设输电线路,能源质量较高,而且易于建设,可以在较短时间内即可获取到能源,使用者对太阳能光伏发电更易于接受。其次,随着不可再生能源的大量开采与利用,使人类面对的能源危机问题日趋严重。太阳能取之不尽、用之不竭,低成本、高效益,尤其具有极高的清洁性,越来越受到关注。合理利用太阳能等可再生能源发电是解决能源危机和环境污染问题的一种有效方法,对可持续发展具有极其重要的意义。随着科学技术的不断进步,光伏组件材料的价格也随之不断降低,光伏发电越来越明显地显现出其经济效益和可利用的社会价值,使其作为缓解能源压力和改善环境的重要战略引起发达及发展中国家重视。此外,目前我国太阳能光伏发电项目已经取得了大量的成功经验,近年来国家也针对光伏电站的前期核准备案、电价补贴、电力接入以及税收等方面出台了一系列的支持政策,这对于太阳能光伏发电的建设起到极为重要的作用,而且随着各项目的建设和投产,我国光伏发电的装机总量将不断增加,根据国家能源局的“太阳能发电十二五规划”,2015年中国光伏累计装机容量可达35GW。
4 结语
近年来,我国太阳能光伏发电行业得以快速的发展,无论是太阳能电池的产量还是太阳能光伏发电装机容量都得以不断增加,相信在不久的将来,太阳能光伏发电将取代常规的发电系统,成为能源的主体。
参考文献:
从最初试探性的开展,例如:2009年3月23日财政部联合住房城乡建设部了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》、《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》,开始展开对光伏建设行业的支持,实施“太阳能屋顶计划”,开展城市光电建筑一体化应用,并对农村及偏远地区建筑光电利用等给予定额补助;到国家能源局组织制定的《可再生能源发展“十二五”规划》,对太阳能专题提出相关的规划,并订立“十二五”时期可再生能源发展的总体目标,即到2015年,可再生能源年利用量达到4.78亿吨标准煤,其中商品化年利用量达到4亿吨标准煤,在能源消费中的比重达到9.5%以上;再到目前的产业危机,可以看到光伏在跌宕的市场中发展着。
市场的需求,政策的扶持,必然给行业的发展带来了可观机会,呈现出企业高速发展的时期,2011年1月,全国能源工作会议首次将光伏产业定位为中国先进的装备制造产业和新兴能源支柱产业。2010年国内光伏装机量超过380MW,同比增长约180%。2011~2012年,在太阳能电站特许权招标,金太阳示范工程,光电建筑应用一体化示范,以及各地方政府示范项目的驱动下,国内光伏装机容量未来两年将保持翻番增长。
然而发展的同时潜藏的危机,最直接的便是产能过剩,行业专家指出中国的光伏产能估计在40GW左右,而世界目前每年能够销售的光伏组件却仅为25GW左右。产能过剩致使企业被迫在价格上开战,造成企业利润的下降,加之世界市场范围内的影响,其中欧美各国纷纷调低光伏补贴政策,对中国光伏产品实施反倾销调查,加速我国光伏企业生存状况急剧恶化。导致部分中小企业出现资金链断裂,面临被市场淘汰的危险。中投顾问新能源行业研究员沈宏文指出,目前我国光伏行业发展进入瓶颈期。
尽管近期已有部分地方政府开展新一轮的政策扶持,但目前市场的产出利用比是不会在短时间内发生变化的。企业不能一味的依托政府的政策,更重要的是企业从自身进行产业的优化,走创新型发展的道路,市场“浪淘沙”之后,最终屹立不倒的企业才能与市场协同发展。